Teks yang dibentangkan di bawah harus dianggap sebagai pendapat peribadi penulis. Tidak maklumat terperingkat(atau akses kepadanya) dia tidak mempunyai. Semua yang dinyatakan adalah fakta daripada sumber terbuka ditambah dengan sedikit akal ("analisis kerusi berlengan", jika anda mahu).
Fiksyen sains - semua peledak dan bangku bangku di angkasa lepas dalam pejuang kerusi tunggal yang kecil - telah mengajar manusia untuk memandang tinggi secara serius kebaikan Alam Semesta terhadap organisma protein hangat. Ini amat jelas apabila penulis fiksyen sains menerangkan perjalanan ke planet lain. Malangnya, penerokaan "angkasa sebenar" dan bukannya beberapa ratus "kames" biasa di bawah perlindungan medan magnet Bumi akan menjadi usaha yang lebih sukar daripada yang dilihat oleh orang biasa hanya sedekad yang lalu.
Jadi inilah perkara utama saya. Iklim psikologi dan konflik dalam anak kapal jauh daripada masalah utama yang akan dihadapi oleh orang ramai apabila mengatur penerbangan berawak ke Marikh.
Masalah utama seseorang yang mengembara di luar magnetosfera Bumi- masalah dengan huruf besar "P".
Apakah sinaran kosmik dan mengapa kita tidak mati daripadanya di Bumi
Sinaran mengion di angkasa (melebihi beberapa ratus kilometer dari angkasa dekat Bumi yang sebenarnya telah dikuasai manusia) terdiri daripada dua bahagian.
Sinaran daripada Matahari. Ini, pertama sekali, "angin suria" - aliran zarah yang sentiasa "bertiup" ke semua arah dari bintang dan yang sangat baik untuk kapal layar angkasa masa hadapan, kerana ia akan membolehkan mereka memecut dengan betul untuk perjalanan di luar sistem suria. Tetapi bagi makhluk hidup, bahagian utama angin ini tidak begitu berguna. Sungguh mengagumkan bahawa kita dilindungi daripada sinaran keras oleh lapisan atmosfera yang tebal, ionosfera (yang mana lubang ozon), dan juga medan magnet Bumi yang kuat.
Sebagai tambahan kepada angin, yang menyebarkan lebih kurang sama rata, bintang kita juga secara berkala menembak apa yang dipanggil suar suria. Yang terakhir adalah pelepasan bahan koronal dari Matahari. Mereka sangat serius sehingga dari semasa ke semasa mereka membawa kepada masalah untuk manusia dan teknologi walaupun di Bumi, di mana yang paling menyeronokkan, saya ulangi, disaring dengan baik.
Jadi, kita mempunyai atmosfera dan medan magnet planet ini. Ia sudah cukup ruang rapat, pada jarak sepuluh atau dua ribu kilometer dari Bumi, suar suria (walaupun yang lemah, hanya beberapa Hiroshimas), mengenai kapal itu, dijamin akan melumpuhkan kandungan hidupnya tanpa sedikit pun peluang untuk bertahan. Kami sama sekali tidak mempunyai apa-apa untuk menghalangnya hari ini - pada tahap semasa pembangunan teknologi dan bahan. Untuk ini dan hanya untuk sebab ini, manusia perlu menangguhkan perjalanan selama berbulan-bulan ke Marikh sehingga kita menyelesaikan masalah ini sekurang-kurangnya sebahagiannya. Anda juga perlu merancangnya semasa tempoh matahari paling tenang dan banyak berdoa kepada semua tuhan teknikal.
Sinaran kosmik. Perkara-perkara jahat yang ada di mana-mana ini membawa sejumlah besar tenaga (lebih daripada yang boleh dipam oleh LHC ke dalam zarah). Mereka datang dari bahagian lain galaksi kita. Masuk ke dalam perisai atmosfera bumi, pancaran sebegitu berinteraksi dengan atom-atomnya dan terurai menjadi berpuluh-puluh zarah yang kurang bertenaga, yang mengalir ke dalam aliran yang kurang bertenaga (tetapi juga berbahaya), dan akibatnya, semua kemegahan ini ditumpahkan sebagai hujan sinaran di permukaan planet. Kira-kira 15% sinaran latar belakang di Bumi datang daripada pelawat dari angkasa. Semakin tinggi anda tinggal di atas paras laut, semakin tinggi dos yang anda tangkap semasa hidup anda. Dan ini berlaku sepanjang masa.
Sebagai latihan sekolah cuba bayangkan apa yang akan berlaku kepada kapal angkasa dan "kandungan hidup"nya jika ia terus terkena rasuk sedemikian di suatu tempat di angkasa lepas. Izinkan saya mengingatkan anda bahawa penerbangan ke Marikh akan mengambil masa beberapa bulan, sebuah kapal yang besar perlu dibina untuk ini, dan kemungkinan "hubungan" yang diterangkan di atas (atau lebih daripada satu) adalah agak tinggi. Malangnya, adalah mustahil untuk mengabaikannya semasa penerbangan panjang dengan kru langsung.
Apa lagi?
Selain sinaran yang sampai ke Bumi dari Matahari, terdapat juga sinaran suria yang ditolak oleh magnetosfera planet, tidak dibenarkan masuk, dan, yang paling penting, terkumpul*. Bertemu pembaca. Ini adalah tali pinggang sinaran Bumi (ERB). Ia juga dikenali sebagai tali pinggang Van Allen, kerana ia dipanggil di luar negara. Angkasawan perlu mengatasinya, seperti yang mereka katakan, "pada kelajuan penuh", supaya tidak menerima dos radiasi yang mematikan dalam beberapa jam sahaja. Sentuhan berulang dengan tali pinggang ini - jika kita bertentangan akal kami memutuskan untuk memulangkan angkasawan dari Marikh ke Bumi - ia boleh menamatkan mereka dengan mudah.
*Sebahagian besar zarah tali pinggang Van Allen memperoleh kelajuan berbahaya yang sudah ada dalam tali pinggang itu sendiri. Iaitu, ia bukan sahaja melindungi kita daripada radiasi dari luar, tetapi juga meningkatkan radiasi terkumpul ini.
Setakat ini kita bercakap tentang angkasa lepas. Tetapi kita tidak boleh lupa bahawa Marikh (tidak seperti Bumi) hampir tidak mempunyai medan magnet**, dan atmosferanya nipis dan nipis, jadi terdedah kepada ini faktor negatif orang bukan sahaja akan berada dalam penerbangan.
**Okay, ada sikit- dekat kutub selatan.
Oleh itu kesimpulannya. Penjajah masa depan kemungkinan besar tidak akan hidup di permukaan planet ini (seperti yang ditunjukkan dalam filem epik "Mission to Mars"), tetapi jauh di lubuk hati. di bawahnya.
Apa patut saya buat?
Pertama sekali, nampaknya, jangan menyimpan ilusi bahawa semua masalah ini akan diselesaikan dengan cepat (dalam masa sedozen atau dua atau tiga tahun). Untuk mengelakkan kematian anak kapal dari penyakit radiasi, kita sama ada perlu tidak menghantarnya ke sana sama sekali dan meneroka ruang dengan bantuan kereta pintar(by the way, not the stupidest decision), or it's very cool to push yourself, because if I'm right, then send people to Mars and create a permanent colony there is a task for one country (sama ada USA, or Rusia, atau China) dalam setengah abad akan datang, dan lebih lama lagi ia tidak dapat ditanggung sepenuhnya. Satu kapal untuk misi sedemikian akan menelan kos yang setara dengan pembinaan dan penyelenggaraan penuh beberapa ISS (lihat di bawah).
Dan ya, saya terlupa untuk mengatakan: perintis Marikh jelas akan menjadi "pengebom berani mati", kerana tidak ada jalan kembali, tidak lama dan kehidupan yang selesa di Marikh, kemungkinan besar kami akan dapat menyediakannya dalam setengah abad akan datang.
Apakah rupa misi ke Marikh secara teorinya jika kita mempunyai semua sumber dan teknologi Bumi lama? Bandingkan apa yang diterangkan di bawah dengan apa yang anda lihat filem kultus"Martian".
Misi ke Marikh. Versi realistik bersyarat
pertama, manusia perlu bersusah payah dan membina perkadaran siklopean kapal angkasa dengan perlindungan anti-radiasi yang berkuasa, yang sebahagiannya boleh mengimbangi beban radiasi neraka pada anak kapal di luar medan magnet Bumi dan memastikan penghantaran lebih kurang penjajah yang masih hidup ke Marikh - sehala.
Apakah rupa kapal sedemikian?
Ini adalah diameter besar berpuluh-puluh (atau lebih baik lagi ratusan) meter, dilengkapi dengan medan magnetnya sendiri (elektromagnet superkonduktor) dan sumber tenaga untuk mengekalkannya ( reaktor nuklear). Dimensi struktur yang besar memungkinkan untuk mengisinya dari dalam dengan bahan penyerap sinaran (contohnya, ia boleh menjadi plastik buih berplumbum atau bekas tertutup dengan air mudah atau "berat"), yang perlu diangkut ke orbit selama beberapa dekad (!) dan dipasang di sekeliling kapsul sokongan hayat yang agak kecil, di mana kemudian kita akan meletakkan angkasawan.
Sebagai tambahan kepada saiz dan kos yang tinggi, kapal Marikh mesti boleh dipercayai dan, yang paling penting, sepenuhnya autonomi dari segi kawalan. Untuk menyelamatkan anak kapal hidup, perkara paling selamat untuk dilakukan ialah meletakkan mereka dalam koma buatan dan menyejukkan mereka sedikit (hanya beberapa darjah) untuk melambatkan proses metabolik. Dalam keadaan ini, orang a) akan menjadi kurang sensitif kepada sinaran, b) mengambil lebih sedikit ruang dan lebih murah untuk melindungi daripada sinaran yang sama.
Jelas sekali, sebagai tambahan kepada kapal, kita memerlukan kecerdasan buatan yang dengan yakin boleh menghantar kapal ke orbit Marikh, memunggah penjajah ke permukaannya tanpa merosakkan sama ada dirinya atau kargo dalam proses itu, dan kemudian, tanpa penyertaan orang, kembalikan angkasawan kepada kesedaran (sudah di Marikh). Kami belum mempunyai teknologi sedemikian, tetapi ada sedikit harapan bahawa AI seperti itu, dan yang paling penting adalah politik dan sumber ekonomi untuk pembinaan kapal yang diterangkan, kita akan mempunyai, katakan, lebih dekat ke pertengahan abad ini.
Berita baiknya ialah "feri" Marikh untuk penjajah mungkin boleh digunakan semula. Dia perlu melakukan perjalanan seperti pengangkutan ulang-alik antara Bumi dan destinasi akhir, menghantar penghantaran "kargo hidup" ke tanah jajahan untuk menggantikan orang yang telah tercicir "dari sebab semula jadi." Untuk menghantar kargo "bukan hidup" (makanan, air, udara dan peralatan), perlindungan sinaran tidak diperlukan terutamanya, jadi tidak perlu membuat kapal super menjadi trak Marikh. Ia diperlukan semata-mata untuk penghantaran penjajah dan mungkin menanam benih / haiwan ternakan muda.
Kedua, adalah perlu untuk menghantar peralatan dan bekalan air, makanan dan oksigen ke Marikh terlebih dahulu untuk kru 6-12 orang selama 12-15 tahun (dengan mengambil kira semua force majeure). Ini sendiri adalah masalah yang tidak remeh, tetapi mari kita anggap bahawa kita tidak terhad dalam sumber untuk menyelesaikannya. Katakan bahawa peperangan dan gangguan politik di Bumi telah reda, dan misi Marikh Seluruh planet bekerja secara serentak.
Peralatan yang dilemparkan ke Marikh, seperti yang anda sepatutnya meneka, adalah robot autonomi sepenuhnya dengan kecerdasan buatan dan dikuasakan oleh kompak reaktor nuklear. Mereka perlu secara teratur, dalam tempoh sepuluh hingga satu setengah tahun, mula-mula menggali terowong dalam di bawah permukaan planet merah. Kemudian - dalam beberapa tahun lagi - rangkaian kecil terowong, di mana unit sokongan hidup dan bekalan untuk ekspedisi masa depan perlu diseret, dan kemudian semua ini akan dipasang secara hermetik menjadi sebuah perkampungan sub-Martian berautonomi.
Kediaman seperti metro nampaknya merupakan penyelesaian yang optimum untuk dua sebab. Pertama, ia melindungi angkasawan daripada sinaran kosmik yang sudah ada di Marikh itu sendiri. Kedua, disebabkan oleh aktiviti "marsoterma" sisa di bawah permukaan planet, ia adalah satu atau dua darjah lebih panas daripada di luar. Ini akan berguna kepada penjajah untuk menjimatkan tenaga dan untuk menanam kentang dengan najis mereka sendiri.
Mari kita jelaskan satu perkara penting: anda perlu membina koloni hemisfera Selatan, di mana planet ini masih mempunyai sisa medan magnet.
Sebaik-baiknya, angkasawan tidak perlu pergi ke permukaan sama sekali (mereka sama ada tidak akan melihat Marikh "hidup" sama sekali, atau mereka akan melihatnya sekali - semasa mendarat). Semua kerja di permukaan perlu dilakukan oleh robot, yang tindakan penjajah perlu mengarahkan dari kubu mereka sepanjang hayat mereka yang singkat (dua puluh tahun di bawah gabungan keadaan yang bertuah).
ketiga, kita perlu bercakap tentang krew itu sendiri dan kaedah untuk memilihnya.
Skim yang ideal untuk yang terakhir ini ialah mencari kembar yang serupa secara genetik (monozigotik) di seluruh Bumi, yang salah seorang daripadanya baru bertukar menjadi penderma organ (contohnya, "nasib baik" pernah mengalami kemalangan kereta). Kedengarannya sangat sinis, tetapi jangan biarkan itu menghalang anda daripada membaca teks hingga akhir.
Apakah yang diberikan oleh kembar penderma kepada kita?
Kembar yang mati memberi peluang kepada abangnya (atau kakak) untuk menjadi penjajah yang ideal di Marikh. Hakikatnya ialah sumsum tulang merah yang pertama, dihantar ke planet merah dalam bekas yang juga dilindungi daripada radiasi, boleh dipindahkan ke dalam kembar angkasawan. Ini meningkatkan peluang untuk terus hidup daripada penyakit radiasi, leukemia akut dan masalah lain yang berkemungkinan besar berlaku kepada penjajah selama bertahun-tahun misi itu.
Jadi, bagaimanakah proses saringan untuk penjajah masa depan?
Kami memilih beberapa juta kembar. Kami menunggu sehingga sesuatu berlaku kepada salah seorang daripada mereka dan membuat tawaran kepada yang lain. Sekumpulan, katakanlah, seratus ribu calon berpotensi diambil. Kini, dalam kumpulan ini, kami menjalankan pemilihan terakhir untuk keserasian psikologi dan kesesuaian profesional.
Sememangnya, untuk mengembangkan sampel, angkasawan perlu dipilih di seluruh Bumi, dan bukan di satu atau dua negara.
Sudah tentu, beberapa teknologi untuk mengenal pasti calon yang sangat tahan terhadap sinaran akan sangat membantu. Adalah diketahui bahawa sesetengah orang lebih tahan terhadap radiasi daripada yang lain. Pastinya ia boleh dikenal pasti dengan bantuan sesetengah pihak penanda genetik. Jika kita melengkapkan idea dengan kembar dengan kaedah ini, bersama-sama mereka harus meningkatkan kadar kelangsungan hidup penjajah Marikh dengan ketara.
Di samping itu, adalah berguna untuk mempelajari cara memindahkan sumsum tulang kepada orang yang mempunyai graviti sifar. Ini bukan satu-satunya perkara yang perlu dicipta khusus untuk projek ini, tetapi, mujurlah, kami masih mempunyai masa, dan ISS masih melepak di orbit Bumi seolah-olah khusus untuk menguji teknologi sedemikian.
PS. Saya mesti secara khusus membuat tempahan bahawa musuh berprinsip pengembaraan angkasa Saya tidak dan saya percaya bahawa lambat laun "angkasa akan menjadi milik kita." Satu-satunya persoalan ialah harga kejayaan ini, serta masa yang akan diluangkan oleh manusia untuk membangun teknologi yang diperlukan. Saya fikir di bawah pengaruh fiksyen sains dan budaya popular, ramai di antara kita yang agak alpa dari segi memahami kesusahan yang perlu dilalui di sepanjang jalan ini. Untuk membuat bahagian ini sedikit lebih tenang« kosmo-optimis» dan teks ini ditulis.
Dalam bahagian saya akan memberitahu anda pilihan lain yang kami ada mengenai penerokaan angkasa lepas manusia dalam jangka panjang.
Sinaran kosmik menimbulkan masalah utama bagi pereka kapal angkasa. Mereka berusaha untuk melindungi angkasawan daripadanya, yang akan berada di permukaan Bulan atau melakukan perjalanan jauh ke kedalaman Alam Semesta. Jika perlindungan yang diperlukan tidak disediakan, maka zarah-zarah ini terbang dari kelajuan yang sangat besar, akan menembusi badan angkasawan dan merosakkan DNAnya, yang boleh meningkatkan risiko penyakit kanser. Malangnya, semuanya masih kaedah yang diketahui perlindungan sama ada tidak berkesan atau tidak praktikal.
Bahan yang digunakan secara tradisional untuk membina kapal angkasa, seperti aluminium, melambatkan beberapa zarah kosmik, tetapi untuk penerbangan jangka panjang di angkasa, perlindungan yang lebih kukuh diperlukan.
Agensi Aeroangkasa AS (NASA) dengan rela hati menerima idea yang paling mewah, pada pandangan pertama. Lagipun, tiada siapa yang boleh meramalkan dengan pasti yang mana satu hari nanti akan bertukar menjadi kejayaan serius dalam penyelidikan angkasa lepas. Bekerja di agensi institut khas konsep yang menjanjikan (Institut NASA untuk Konsep Lanjutan - NIAC), direka untuk mengumpul hanya perkembangan sedemikian - pada masa yang sangat jangka panjang. Melalui institut ini, NASA mengedarkan geran kepada pelbagai universiti dan institut untuk pembangunan "kegilaan yang cemerlang."
Pilihan berikut sedang diterokai:
Perlindungan dengan bahan tertentu. Sesetengah bahan, seperti air atau polipropilena, mempunyai sifat perlindungan yang baik. Tetapi untuk melindungi kapal angkasa dengan mereka, banyak daripada mereka akan diperlukan, dan berat kapal akan menjadi tidak dapat diterima besar.
Pada masa ini, pekerja NASA telah membangunkan bahan ultra-kuat baru, berkaitan dengan polietilena, yang mereka merancang untuk digunakan dalam memasang kapal angkasa masa depan. "Plastik angkasa" akan dapat melindungi angkasawan daripada sinaran kosmik lebih baik daripada perisai logam, tetapi jauh lebih ringan daripada logam yang diketahui. Pakar yakin bahawa apabila bahan itu diberi rintangan haba yang mencukupi, ia juga mungkin untuk membuat kulit kapal angkasa daripadanya.
Sebelum ini, dipercayai bahawa hanya cangkerang semua logam akan membolehkan kapal angkasa berawak melalui tali pinggang sinaran Bumi - aliran zarah bercas yang dipegang oleh medan magnet berhampiran planet ini. Ini tidak ditemui semasa penerbangan ke ISS, kerana orbit stesen melepasi dengan ketara di bawah kawasan berbahaya. Di samping itu, angkasawan diancam oleh suar suria - sumber gamma dan x-ray, dan bahagian-bahagian kapal itu sendiri mampu radiasi sekunder - disebabkan oleh pereputan radioisotop yang terbentuk semasa "pertemuan pertama" dengan radiasi.
Kini saintis percaya bahawa plastik RXF1 baharu mengatasi masalah ini dengan lebih baik, dan ketumpatannya yang rendah bukanlah hujah terakhir yang memihak kepadanya: kapasiti tampung roket masih tidak cukup tinggi. Keputusan ujian makmal di mana ia dibandingkan dengan aluminium diketahui: RXF1 boleh menahan beban tiga kali lebih besar pada ketumpatan tiga kali lebih rendah dan memerangkap lebih banyak zarah tenaga tinggi. Polimer masih belum dipatenkan, jadi kaedah pembuatannya belum dilaporkan. Lenta.ru melaporkan perkara ini dengan merujuk kepada science.nasa.gov.
Struktur kembung. Modul kembung, diperbuat daripada plastik RXF1 yang sangat tahan lama, bukan sahaja akan menjadi lebih padat semasa pelancaran, tetapi juga lebih ringan daripada struktur keluli pepejal. Sudah tentu, pembangunnya perlu menyediakan perlindungan yang cukup dipercayai terhadap mikrometeorit, ditambah dengan " serpihan angkasa“, tetapi pada asasnya tidak ada yang mustahil mengenai perkara ini.
Sesuatu sudah ada - kapal tanpa pemandu boleh kembung persendirian Genesis II sudah berada di orbit. Dilancarkan pada tahun 2007 oleh roket Dnepr Rusia. Selain itu, jisimnya agak mengagumkan untuk peranti yang dicipta syarikat persendirian, – lebih 1300 kg.
CSS (Stesen Angkasa Lepas Komersial) Skywalker ialah projek komersial stesen orbit kembung. NASA memperuntukkan kira-kira $4 bilion untuk menyokong projek itu untuk 20110-2013. Kita bercakap tentang pembangunan teknologi baharu untuk modul kembung untuk penerokaan angkasa lepas dan badan angkasa Sistem Suria.
Tidak diketahui berapa kos struktur kembung itu. Tetapi jumlah kos untuk pembangunan teknologi baharu telah pun diumumkan. Pada tahun 2011, $652 juta akan diperuntukkan untuk tujuan ini, pada tahun 2012 (jika bajet tidak disemak semula) - $1262 juta, pada tahun 2013 - $1808 juta. Kos penyelidikan dirancang untuk meningkat secara berterusan, tetapi, dengan mengambil kira pengalaman sedih tarikh akhir terlepas dan anggaran Constellations, tanpa memfokuskan pada satu program berskala besar.
Modul boleh kembung, peranti automatik untuk kenderaan dok, sistem penyimpanan bahan api dalam orbit, modul sokongan hayat autonomi dan kompleks yang memastikan pendaratan di tempat lain benda angkasa. Ini hanyalah sebahagian kecil daripada tugas yang sedang dihadapi NASA untuk menyelesaikan masalah pendaratan manusia di Bulan.
Perlindungan magnetik dan elektrostatik. Magnet yang kuat boleh digunakan untuk memantulkan zarah yang terbang, tetapi magnet adalah sangat berat, dan masih belum diketahui betapa bahayanya medan magnet yang cukup kuat untuk dipantulkan untuk angkasawan. sinaran kosmik.
Sebuah kapal angkasa atau stesen di permukaan bulan dengan perlindungan magnet. Magnet superkonduktor toroidal dengan kekuatan medan tidak akan membenarkan kebanyakan sinaran kosmik menembusi ke dalam kokpit yang terletak di dalam magnet, dan dengan itu mengurangkan jumlah dos sinaran daripada sinaran kosmik sebanyak berpuluh kali atau lebih.
Projek NASA yang menjanjikan - perisai sinaran elektrostatik untuk pangkalan bulan dan teleskop bulan dengan cermin cecair (ilustrasi daripada spaceflightnow.com).
Penyelesaian bioperubatan. Tubuh manusia mampu membetulkan kerosakan DNA yang disebabkan oleh dos radiasi yang kecil. Jika keupayaan ini dipertingkatkan, angkasawan akan dapat menahan pendedahan yang berpanjangan kepada sinaran kosmik. Maklumat lanjut
Perlindungan hidrogen cecair. NASA sedang mempertimbangkan kemungkinan menggunakan tangki bahan api kapal angkasa yang mengandungi hidrogen cecair, yang boleh diletakkan di sekeliling petak anak kapal, sebagai perlindungan terhadap sinaran kosmik. Idea ini adalah berdasarkan fakta bahawa sinaran kosmik kehilangan tenaga apabila berlanggar dengan proton atom lain. Oleh kerana atom hidrogen hanya mempunyai satu proton dalam nukleusnya, proton dari setiap nukleusnya "mengekang" sinaran. Dalam unsur dengan nukleus yang lebih berat, beberapa proton menyekat yang lain, jadi sinar kosmik tidak sampai kepada mereka. Perlindungan hidrogen boleh disediakan, tetapi ia tidak mencukupi untuk mencegah risiko kanser.
Biosuit. Projek bio-sut ini, dibangunkan oleh sekumpulan profesor dan pelajar di Massachusetts Institut Teknologi(MIT). "Bio" - dalam kes ini, tidak bermakna bioteknologi, tetapi ringan, keselesaan luar biasa untuk pakaian angkasa, dan dalam beberapa kes bahkan ketidakjelasan cangkang, yang seperti kesinambungan badan.
Daripada menjahit dan melekatkan pakaian angkasa dari kepingan fabrik yang berbeza, ia akan disembur terus ke kulit seseorang dalam bentuk semburan yang mengeras dengan cepat. Benar, topi keledar, sarung tangan dan but masih akan kekal tradisional.
Teknologi penyemburan sedemikian (polimer khas digunakan sebagai bahan) sudah diuji oleh tentera Amerika. Proses ini dipanggil Electrospinlacing, ia dijalankan oleh pakar Pusat Penyelidikan Tentera AS - Pusat sistem askar, Natick.
Ringkasnya, kita boleh mengatakan bahawa titisan terkecil atau gentian pendek polimer memperoleh cas elektrik dan, di bawah pengaruh medan elektrostatik tergesa-gesa ke matlamat mereka - objek yang perlu ditutup dengan filem - di mana mereka membentuk permukaan bersatu. Para saintis dari MIT berhasrat untuk mencipta sesuatu yang serupa, tetapi mampu mencipta filem yang lembap dan kedap udara pada badan orang yang masih hidup. Selepas pengerasan, filem itu memperoleh kekuatan tinggi, mengekalkan keanjalan yang mencukupi untuk pergerakan lengan dan kaki.
Perlu ditambah bahawa projek itu menyediakan pilihan apabila Dengan cara yang sama badan akan disembur dengan beberapa lapisan berbeza, berselang seli dengan pelbagai elektronik terbina dalam.
Barisan pembangunan pakaian angkasa seperti yang dibayangkan oleh saintis MIT (ilustrasi dari laman web mvl.mit.edu).
Dan pencipta biosuit bercakap tentang pengetatan diri yang menjanjikan filem polimer sekiranya berlaku kerosakan kecil.
Malah Profesor Dava Newman sendiri tidak dapat meramalkan bila ini akan menjadi mungkin. Mungkin dalam sepuluh tahun, mungkin dalam lima puluh.
Tetapi jika anda tidak mula bergerak ke arah keputusan ini sekarang, "masa depan yang hebat" tidak akan datang.
Walaupun penerbangan antara planet adalah realiti, para saintis semakin berkata demikian badan manusia dari sudut pandangan biologi semata-mata, semakin banyak bahaya menanti. Pakar memanggil radiasi kosmik keras sebagai salah satu bahaya utama. Di planet lain, contohnya di Marikh, sinaran ini akan menjadi sedemikian rupa sehingga ia akan mempercepatkan permulaan penyakit Alzheimer dengan ketara.
"Radiasi kosmik menimbulkan ancaman yang sangat ketara kepada angkasawan masa depan. Kemungkinan pendedahan radiasi kosmik boleh membawa kepada masalah kesihatan seperti kanser telah lama diiktiraf," kata Kerry O'Banion, PhD, pakar neurologi di Pusat Perubatan Universiti. Rochester " Eksperimen kami juga membuktikan dengan pasti bahawa sinaran keras juga mencetuskan pecutan perubahan dalam otak yang berkaitan dengan penyakit Alzheimer."
Menurut saintis, semua angkasa lepas benar-benar meresap dengan sinaran, manakala tebal atmosfera bumi melindungi planet kita daripadanya. Peserta dalam penerbangan jangka pendek ke ISS sudah boleh merasakan kesan radiasi, walaupun secara rasmi mereka berada di orbit rendah, di mana kubah pelindung graviti bumi masih berkerja. Sinaran sangat aktif pada saat-saat apabila suar berlaku pada Matahari dengan pancaran zarah sinaran berikutnya.
Para saintis mengatakan bahawa NASA sudah bekerja rapat pendekatan yang berbeza berkaitan dengan perlindungan manusia daripada sinaran kosmik. Agensi angkasa lepas mula membiayai "penyelidikan radiasi" 25 tahun lalu. Pada masa ini, sebahagian besar inisiatif dalam bidang ini adalah berkaitan dengan penyelidikan tentang cara melindungi marsonaut masa depan daripada sinaran keras di Planet Merah, di mana tiada kubah atmosfera seperti di Bumi.
Sudah, pakar mengatakan dengan kebarangkalian yang sangat tinggi bahawa sinaran Marikh menimbulkan kanser. Terdapat jumlah radiasi yang lebih besar berhampiran asteroid. Marilah kami mengingatkan anda bahawa NASA merancang misi ke asteroid dengan penyertaan manusia untuk 2021, dan ke Marikh selewat-lewatnya 2035. Perjalanan ke Marikh dan kembali, dengan sedikit masa dihabiskan di sana, boleh mengambil masa kira-kira tiga tahun.
Seperti yang dikatakan NASA, kini telah terbukti bahawa sinaran angkasa memprovokasi, sebagai tambahan kepada kanser, penyakit sistem kardiovaskular, muskuloskeletal dan endokrin. Kini pakar dari Rochester telah mengenal pasti satu lagi vektor bahaya: penyelidikan telah mendapati bahawa dos radiasi kosmik yang tinggi menimbulkan penyakit yang berkaitan dengan neurodegeneration, khususnya, mereka mengaktifkan proses yang menyumbang kepada perkembangan penyakit Alzheimer. Pakar juga mengkaji bagaimana sinaran kosmik menjejaskan sistem saraf pusat manusia.
Berdasarkan eksperimen, pakar telah mendapati bahawa zarah radioaktif di ruang angkasa mempunyai dalam strukturnya nukleus atom besi, yang mempunyai keupayaan penembusan yang luar biasa. Inilah sebabnya mengapa sukar untuk mempertahankan diri terhadap mereka.
Di Bumi, penyelidik menjalankan simulasi sinaran kosmik di Makmal Kebangsaan Brookhaven Amerika di Long Island, di mana pemecut zarah khas terletak. Melalui eksperimen, penyelidik menentukan jangka masa semasa penyakit itu berlaku dan berkembang. Walau bagaimanapun, setakat ini para penyelidik telah menjalankan eksperimen ke atas tikus makmal, mendedahkan mereka kepada dos sinaran yang setanding dengan yang orang akan terima semasa penerbangan ke Marikh. Selepas eksperimen, hampir semua tikus mengalami gangguan dalam fungsi sistem kognitif otak. Gangguan dalam fungsi sistem kardiovaskular juga diperhatikan. Fokus pengumpulan beta-amyloid, protein yang tanda pasti penyakit Alzheimer yang akan datang.
Para saintis mengatakan bahawa mereka belum tahu bagaimana untuk memerangi sinaran angkasa, tetapi mereka yakin bahawa sinaran adalah faktor yang patut diberi perhatian paling serius apabila merancang penerbangan angkasa lepas.
Sejak penampilan mereka di Bumi, semua organisma telah wujud, berkembang dan berkembang di bawah pendedahan berterusan kepada radiasi. Sinaran adalah sama semula jadi satu fenomena alam, seperti angin, pasang surut, hujan, dll.
Sinaran latar belakang semulajadi (NBR) hadir di Bumi pada semua peringkat pembentukannya. Ia berada di sana lama sebelum kehidupan dan kemudian biosfera muncul. Radioaktiviti dan sinaran mengion yang disertakan adalah faktor yang mempengaruhi keadaan semasa biosfera, evolusi Bumi, kehidupan di Bumi dan komposisi unsur Sistem Suria. Mana-mana organisma terdedah kepada ciri latar belakang sinaran kawasan tertentu. Sehingga tahun 1940-an ia disebabkan oleh dua faktor: pereputan radionuklid asal semula jadi, terletak di kedua-dua habitat organisma tertentu dan dalam organisma itu sendiri, dan sinar kosmik.
Sumber sinaran semula jadi (semula jadi) ialah ruang dan radionuklid semula jadi yang terkandung dalam bentuk semula jadi dan kepekatan dalam semua objek biosfera: tanah, air, udara, mineral, organisma hidup, dll. Mana-mana objek di sekeliling kita dan kita sendiri adalah radioaktif dalam erti kata mutlak.
Penduduk dunia menerima dos sinaran utama daripada sumber sinaran semula jadi. Kebanyakan daripada mereka adalah sedemikian rupa sehingga mustahil untuk mengelakkan pendedahan kepada radiasi daripada mereka. Sepanjang sejarah Bumi jenis yang berbeza sinaran menembusi permukaan bumi dari angkasa dan berasal dari bahan radioaktif yang terletak di dalam kerak bumi. Seseorang terdedah kepada radiasi dalam dua cara. Bahan radioaktif boleh berada di luar badan dan menyinarinya dari luar (dalam kes ini kita bercakap tentang penyinaran luaran) atau ia boleh berakhir di udara yang seseorang bernafas, dalam makanan atau air dan masuk ke dalam badan (kaedah penyinaran ini dipanggil dalaman).
Mana-mana penduduk Bumi terdedah kepada sinaran daripada sumber sinaran semula jadi. Ini bergantung, sebahagiannya, pada tempat tinggal manusia. Tahap sinaran di beberapa tempat di dunia, terutamanya di mana batu radioaktif berlaku, adalah jauh lebih tinggi daripada purata, dan di tempat lain ia lebih rendah. Sumber duniawi sinaran secara kolektif bertanggungjawab terhadap kebanyakan pendedahan yang terdedah kepada manusia melalui sinaran semula jadi. Secara purata, mereka menyediakan lebih daripada 5/6 daripada dos bersamaan berkesan tahunan yang diterima oleh penduduk, terutamanya disebabkan oleh pendedahan dalaman. Selebihnya disumbangkan oleh sinar kosmik, terutamanya melalui penyinaran luaran.
Latar belakang sinaran semula jadi dibentuk oleh sinaran kosmik (16%) dan sinaran yang dihasilkan oleh radionuklid yang bertaburan di alam semula jadi yang terkandung dalam kerak bumi, udara tanah, tanah, air, tumbuhan, makanan, dalam organisma haiwan dan manusia (84%). Sinaran latar belakang teknogenik dikaitkan terutamanya dengan pemprosesan dan pergerakan batu, pembakaran arang, minyak, gas dan bahan api fosil lain, serta ujian senjata nuklear dan tenaga nuklear.
Sinaran latar belakang semula jadi adalah faktor persekitaran yang penting yang mempunyai kesan yang besar terhadap kehidupan manusia. Sinaran latar belakang semula jadi berbeza-beza secara meluas di kawasan Bumi yang berbeza. Dos yang setara dalam tubuh manusia adalah secara purata 2 mSv = 0.2 rem. Perkembangan evolusi menunjukkan bahawa dalam keadaan latar belakang semula jadi, keadaan optimum untuk kehidupan manusia, haiwan dan tumbuhan. Oleh itu, apabila menilai bahaya yang disebabkan oleh sinaran mengion, adalah penting untuk mengetahui sifat dan tahap pendedahan daripada pelbagai sumber.
Oleh kerana radionuklid, seperti mana-mana atom, membentuk sebatian tertentu dalam alam semula jadi dan, mengikut mereka sifat kimia adalah sebahagian daripada mineral tertentu, taburan radionuklid semula jadi dalam kerak bumi adalah tidak sekata. Sinaran kosmik, seperti yang dinyatakan di atas, juga bergantung kepada beberapa faktor dan boleh berbeza beberapa kali. Oleh itu, sinaran latar belakang semula jadi dalam tempat berbeza dunia adalah berbeza. Ini berkaitan dengan konvensyen konsep "latar belakang sinaran biasa": dengan ketinggian di atas paras laut, latar belakang meningkat disebabkan oleh sinaran kosmik, di tempat di mana granit atau pasir kaya torium muncul ke permukaan, sinaran latar belakang juga lebih tinggi , dan sebagainya. Oleh itu, kita hanya boleh bercakap tentang latar belakang sinaran semula jadi purata untuk kawasan tertentu, wilayah, negara, dll.
Purata dos berkesan yang diterima oleh penduduk planet kita dari sumber semula jadi setahun ialah 2.4 mSv .
Kira-kira 1/3 daripada dos ini terbentuk disebabkan oleh sinaran luar (kira-kira sama dari angkasa dan dari radionuklid) dan 2/3 adalah disebabkan oleh sinaran dalaman, iaitu radionuklid semula jadi yang terletak di dalam badan kita. Purata aktiviti khusus manusia adalah kira-kira 150 Bq/kg. Sinaran latar belakang semula jadi ( pendedahan luaran) pada paras laut purata kira-kira 0.09 μSv/j. Ini sepadan dengan kira-kira 10 µR/j.
Sinaran kosmik ialah aliran zarah pengion yang jatuh ke Bumi daripada luar angkasa. Komposisi sinaran kosmik termasuk:
Sinaran kosmik terdiri daripada tiga komponen yang berbeza asalnya:
1) sinaran daripada zarah yang ditangkap oleh medan magnet Bumi;
2) sinaran kosmik galaksi;
3) sinaran korpuskular daripada Matahari.
Sinaran daripada zarah bercas yang ditangkap oleh medan magnet Bumi - pada jarak 1.2-8 jejari Bumi terdapat apa yang dipanggil tali pinggang sinaran yang mengandungi proton dengan tenaga 1-500 MeV (terutamanya 50 MeV), elektron dengan tenaga kira-kira 0.1 -0.4 MeV dan sejumlah kecil zarah alfa.
Kompaun. Sinar kosmik galaksi terdiri terutamanya daripada proton (79%) dan zarah alfa (20%), mencerminkan banyaknya hidrogen dan helium di Alam Semesta. Antara ion berat nilai tertinggi mempunyai ion besi kerana keamatannya yang agak tinggi dan nombor atom yang besar.
asal usul. Sumber sinar kosmik galaksi ialah suar bintang, letupan supernova, pecutan pulsar, letupan nukleus galaksi, dsb.
Seumur hidup. Jangka hayat zarah dalam sinaran kosmik adalah kira-kira 200 juta tahun. Pengurungan zarah berlaku disebabkan oleh medan magnet ruang antara bintang.
Interaksi dengan suasana . Memasuki atmosfera, sinar kosmik berinteraksi dengan atom nitrogen, oksigen dan argon. Zarah berlanggar dengan elektron lebih kerap daripada dengan nukleus, tetapi zarah bertenaga tinggi kehilangan sedikit tenaga. Dalam perlanggaran dengan nukleus, zarah hampir selalu disingkirkan daripada aliran, jadi kelemahan sinaran primer hampir keseluruhannya disebabkan oleh tindak balas nuklear.
Apabila proton berlanggar dengan nukleus, neutron dan proton tersingkir daripada nukleus, dan tindak balas pembelahan nuklear berlaku. Zarah sekunder yang terhasil mempunyai tenaga yang ketara dan mereka sendiri mendorong tindak balas nuklear yang sama, iaitu, seluruh lata tindak balas terbentuk, apa yang dipanggil pancuran atmosfera luas terbentuk. Satu zarah primordial bertenaga tinggi boleh menghasilkan pancuran sepuluh generasi tindak balas berturut-turut menghasilkan berjuta-juta zarah.
Nukleus dan nukleon baru, yang membentuk komponen radiasi aktif nuklear, terbentuk terutamanya di lapisan atas atmosfera. Di bahagian bawahnya, aliran nukleus dan proton menjadi lemah dengan ketara disebabkan oleh perlanggaran nuklear dan kehilangan pengionan selanjutnya. Di paras laut ia menjana hanya beberapa peratus daripada kadar dos.
Radionuklid kosmogenik
Akibat tindak balas nuklear yang berlaku di bawah pengaruh sinar kosmik di atmosfera dan sebahagiannya di litosfera, nukleus radioaktif terbentuk. Daripada jumlah ini, sumbangan terbesar kepada penciptaan dos dibuat oleh (pemancar β: 3 H (T 1/2 = 12.35 tahun), 14 C (T 1/2 = 5730 tahun), 22 Na (T 1/2 = 2.6 tahun) - memasuki tubuh manusia dengan makanan. Seperti berikut dari data yang dibentangkan, sumbangan terbesar kepada sinaran berasal dari karbon-14. Seorang dewasa menggunakan ~ 95 kg karbon setahun dengan makanan.
Sinaran suria, yang terdiri daripada radiasi elektromagnetik sehingga julat sinar-X, proton dan zarah alfa;
Jenis sinaran yang disenaraikan adalah primer; ia hampir hilang sepenuhnya pada ketinggian kira-kira 20 km kerana interaksi dengan lapisan atas suasana. Dalam kes ini, sinaran kosmik sekunder terbentuk, yang mencapai permukaan Bumi dan menjejaskan biosfera (termasuk manusia). Sinaran sekunder termasuk neutron, proton, meson, elektron dan foton.
Keamatan sinaran kosmik bergantung kepada beberapa faktor:
Perubahan dalam fluks sinaran galaksi,
Latitud geografi,
Ketinggian di atas paras laut.
Bergantung pada ketinggian, keamatan sinaran kosmik meningkat dengan mendadak.
Radionuklid kerak bumi.
Isotop yang berumur panjang (dengan separuh hayat berbilion tahun) yang tidak sempat mereput semasa kewujudan planet kita bertaburan di dalam kerak bumi. Mereka mungkin terbentuk serentak dengan pembentukan planet-planet Sistem Suria (isotop jangka pendek yang reput sepenuhnya). Isotop ini dipanggil bahan radioaktif semula jadi, yang bermaksud mereka yang telah terbentuk dan sentiasa dibentuk semula tanpa campur tangan manusia. Apabila mereka mereput, mereka membentuk perantaraan, juga radioaktif, isotop.
Sumber luar sinaran adalah lebih daripada 60 radionuklid semula jadi yang terdapat dalam biosfera Bumi. Unsur radioaktif semulajadi terkandung dalam kuantiti yang agak kecil dalam semua cangkerang dan teras Bumi. Kepentingan khusus bagi manusia ialah unsur radioaktif biosfera, i.e. bahagian kulit Bumi (lito-, hidro- dan atmosfera) di mana mikroorganisma, tumbuhan, haiwan dan manusia berada.
Selama berbilion tahun ia berlalu proses berterusan pereputan radioaktif nukleus atom yang tidak stabil. Akibatnya, jumlah radioaktiviti bahan dan batuan Bumi berkurangan secara beransur-ansur. Isotop yang berumur pendek reput sepenuhnya. Terutamanya unsur-unsur dengan separuh hayat yang diukur dalam berbilion-bilion tahun telah dipelihara, serta produk sekunder pereputan radioaktif yang berumur pendek, membentuk rantaian transformasi berturut-turut, yang dipanggil keluarga unsur radioaktif. Dalam kerak bumi, radionuklid semula jadi boleh lebih kurang sama rata atau tertumpu dalam bentuk mendapan.
Radionuklid semula jadi (semula jadi). boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan:
Radionuklid kepunyaan keluarga radioaktif (siri),
Lain-lain (bukan kepunyaan keluarga radioaktif) radionuklid yang menjadi sebahagian daripada kerak bumi semasa pembentukan planet,
Radionuklid terbentuk di bawah pengaruh sinaran kosmik.
Semasa pembentukan Bumi, radionuklid, bersama-sama dengan nuklida stabil, juga menjadi sebahagian daripada keraknya. Kebanyakan radionuklid ini tergolong dalam keluarga radioaktif (siri) yang dipanggil. Setiap siri mewakili rantaian transformasi radioaktif berturut-turut, apabila nukleus yang terbentuk semasa pereputan nukleus induk juga, seterusnya, mereput, sekali lagi menghasilkan nukleus yang tidak stabil, dsb. Permulaan rantai tersebut ialah radionuklid, yang tidak terbentuk daripada radionuklid lain, tetapi terkandung dalam kerak bumi dan biosfera sejak mereka dilahirkan. Radionuklid ini dipanggil moyang dan seluruh keluarga (siri) dinamakan sempenanya. Secara keseluruhan, terdapat tiga nenek moyang di alam semula jadi - uranium-235, uranium-238 dan torium-232, dan, dengan itu, tiga siri radioaktif - dua uranium dan torium. Semua siri berakhir dengan isotop plumbum yang stabil.
Paling tempoh yang lama Separuh hayat torium adalah 14 bilion tahun, jadi ia telah dipelihara hampir sepenuhnya sejak pertambahan Bumi. Uranium-238 mereput ke tahap yang besar, sebahagian besar uranium-235 mereput, dan isotop neptunium-232 mereput sepenuhnya. Atas sebab ini, terdapat banyak torium dalam kerak bumi (hampir 20 kali lebih banyak uranium), dan uranium-235 adalah 140 kali lebih rendah daripada uranium-238. Oleh kerana nenek moyang keluarga keempat (neptunium) telah hancur sepenuhnya sejak pertambahan Bumi, ia hampir tidak ada dari batu. Neptunium telah ditemui dalam bijih uranium dalam kuantiti yang boleh diabaikan. Tetapi asalnya adalah sekunder dan disebabkan oleh pengeboman nukleus uranium-238 oleh neutron sinar kosmik. Neptunium kini dihasilkan menggunakan tindak balas nuklear buatan. Bagi ahli ekologi ia tidak menarik.
Kira-kira 0.0003% (mengikut pelbagai sumber 0.00025-0.0004%) daripada kerak bumi adalah uranium. Iaitu, satu meter padu tanah yang paling biasa mengandungi purata 5 gram uranium. Terdapat tempat di mana jumlah ini beribu-ribu kali lebih besar - ini adalah deposit uranium. Satu meter padu air laut mengandungi kira-kira 1.5 mg uranium. semulajadi ini unsur kimia diwakili oleh dua isotop -238U dan 235U, setiap satunya adalah nenek moyang siri radioaktifnya sendiri. Sebahagian besar uranium semulajadi (99.3%) ialah uranium-238. Radionuklid ini sangat stabil, kebarangkalian pereputannya (iaitu pereputan alfa) adalah sangat kecil. Kebarangkalian ini dicirikan oleh separuh hayat 4.5 bilion tahun. Iaitu, sejak pembentukan planet kita, kuantitinya telah berkurangan sebanyak separuh. Daripada ini, seterusnya, ia menunjukkan bahawa sinaran latar belakang di planet kita dahulu lebih tinggi. Rantaian transformasi radioaktif yang menjana radionuklid semula jadi siri uranium:
Siri radioaktif merangkumi kedua-dua radionuklid yang berumur panjang (iaitu, radionuklid dengan separuh hayat yang panjang) dan yang berumur pendek, tetapi semua radionuklid dalam siri ini wujud dalam alam semula jadi, walaupun yang mereput dengan cepat. Ini disebabkan oleh fakta bahawa dari masa ke masa, keseimbangan telah ditubuhkan (yang dipanggil "keseimbangan sekular") - kadar pereputan setiap radionuklid adalah sama dengan kadar pembentukannya.
Terdapat radionuklid semula jadi yang memasuki kerak bumi semasa pembentukan planet dan yang bukan milik siri uranium atau torium. Pertama sekali, ia adalah kalium-40. Kandungan 40 K dalam kerak bumi adalah kira-kira 0.00027% (jisim), separuh hayat adalah 1.3 bilion tahun. Anak perempuan nuklida, kalsium-40, adalah stabil. Potassium-40 didapati dalam jumlah yang besar dalam tumbuhan dan organisma hidup dan menyumbang sumbangan yang ketara kepada jumlah dos sinaran dalaman manusia.
Kalium semulajadi mengandungi tiga isotop: kalium-39, kalium-40 dan kalium-41, di mana hanya kalium-40 adalah radioaktif. Nisbah kuantitatif ketiga-tiga isotop ini dalam alam semula jadi kelihatan seperti ini: 93.08%, 0.012% dan 6.91%.
Potassium-40 terurai dalam dua cara. Kira-kira 88% daripada atomnya mengalami sinaran beta dan menjadi atom kalsium-40. Baki 12% atom, mengalami K-capture, bertukar menjadi argon-40 atom. Kaedah penentuan kalium-argon adalah berdasarkan sifat kalium-40 ini umur mutlak batuan dan mineral.
Kumpulan ketiga radionuklid semula jadi terdiri daripada radionuklid kosmogenik. Radionuklid ini terbentuk di bawah pengaruh sinaran kosmik daripada nuklida yang stabil hasil daripada tindak balas nuklear. Ini termasuk tritium, berilium-7, karbon-14, natrium-22. Sebagai contoh, tindak balas nuklear pembentukan tritium dan karbon-14 daripada nitrogen di bawah pengaruh neutron kosmik:
Tempat istimewa Karbon berada di antara radioisotop semula jadi. Karbon semula jadi terdiri daripada dua isotop stabil, antaranya karbon-12 mendominasi (98.89%). Selebihnya adalah hampir keseluruhan karbon-13 (1.11%).
Sebagai tambahan kepada isotop karbon yang stabil, lima lagi radioaktif diketahui. Empat daripadanya (karbon-10, karbon-11, karbon-15 dan karbon-16) mempunyai separuh hayat yang sangat pendek (saat dan pecahan sesaat). Radioisotop kelima, karbon-14, mempunyai separuh hayat 5,730 tahun.
Secara semula jadi, kepekatan karbon-14 adalah sangat rendah. Sebagai contoh, dalam tumbuhan moden terdapat satu atom isotop ini untuk setiap 10 9 atom karbon-12 dan karbon-13. Namun, dengan kedatangan senjata atom dan teknologi nuklear, karbon-14 diperoleh secara buatan melalui interaksi neutron perlahan dengan nitrogen atmosfera, jadi jumlahnya sentiasa berkembang.
Terdapat beberapa konvensyen mengenai latar belakang yang dianggap "biasa". Oleh itu, dengan "purata planet" dos berkesan tahunan bagi setiap orang ialah 2.4 mSv, di banyak negara nilai ini ialah 7-9 mSv/tahun. Iaitu, sejak dahulu lagi, berjuta-juta orang telah hidup di bawah keadaan beban dos semula jadi yang beberapa kali lebih tinggi daripada purata statistik. Kajian perubatan dan statistik demografi menunjukkan bahawa ini tidak menjejaskan kehidupan mereka dalam apa-apa cara, tidak mempunyai apa-apa pengaruh negatif terhadap kesihatan mereka dan kesihatan anak-anak mereka.
Bercakap tentang konvensional konsep latar belakang semula jadi "biasa", kita juga boleh menunjukkan beberapa tempat di planet ini di mana tahap sinaran semula jadi melebihi purata statistik bukan sahaja beberapa kali, tetapi juga berpuluh-puluh kali (jadual); berpuluh-puluh dan ratusan ribu penduduk terdedah kepada kesan ini. Dan ini juga norma, ini juga tidak menjejaskan kesihatan mereka dalam apa cara sekalipun. Selain itu, banyak kawasan dengan sinaran latar belakang yang meningkat telah menjadi tempat pelancongan besar-besaran (pantai laut) dan pusat peranginan yang diiktiraf (Perairan Mineral Kaukasia, Karlovy Vary, dll.) selama berabad-abad.
07.12.2016
Rover Curiosity mempunyai instrumen RAD di atas kapal untuk menentukan keamatan pendedahan sinaran. Semasa penerbangannya ke Rasa ingin tahu Marikh membuat pengukuran sinaran latar belakang, dan hari ini saintis yang bekerja dengan NASA bercakap tentang keputusan ini. Memandangkan rover itu terbang dalam kapsul, dan penderia sinaran terletak di dalam, ukuran ini boleh dikatakan sepadan dengan itu sinaran latar belakang, yang akan hadir dalam kapal angkasa berawak.Peranti RAD terdiri daripada tiga wafer keadaan pepejal silikon yang bertindak sebagai pengesan. Selain itu, ia mempunyai kristal cesium iodide, yang digunakan sebagai scintillator. RAD dipasang untuk melihat zenit semasa mendarat dan menangkap medan 65 darjah.
Malah, ia adalah teleskop sinaran yang mengesan sinaran mengion dan zarah bercas dalam julat yang luas.
Dos setara pendedahan sinaran yang diserap adalah 2 kali lebih tinggi daripada dos ISS.
Penerbangan enam bulan ke Marikh adalah lebih kurang bersamaan dengan 1 tahun yang dihabiskan di orbit Bumi rendah. Memandangkan jumlah tempoh ekspedisi sepatutnya kira-kira 500 hari, prospek tidak optimistik.
Bagi manusia, radiasi terkumpul 1 Sievert meningkatkan risiko kanser sebanyak 5%. NASA membenarkan angkasawannya mengumpul tidak lebih daripada 3% risiko atau 0.6 Sievert sepanjang kerjaya mereka.
Jangka hayat angkasawan adalah lebih rendah daripada purata di negara mereka. Sekurang-kurangnya satu perempat daripada kematian adalah disebabkan oleh kanser.
Daripada 112 angkasawan Rusia yang terbang, 28 tidak lagi bersama kami. Lima orang mati: Yuri Gagarin - pada pejuang, Vladimir Komarov, Georgy Dobrovolsky, Vladislav Volkov dan Viktor Patsayev - ketika kembali dari orbit ke Bumi. Vasily Lazarev meninggal dunia akibat keracunan dengan alkohol berkualiti rendah.
Daripada 22 penakluk lautan bintang yang tinggal, punca kematian sembilan adalah onkologi. Anatoly Levchenko (47 tahun), Yuri Artyukhin (68), Lev Demin (72), Vladimir Vasyutin (50), Gennady Strekalov (64), Gennady Sarafanov (63), Konstantin Feoktistov (83), Vitaly Sevastyanov (75) meninggal dunia daripada kanser.). Punca kematian rasmi bagi seorang lagi angkasawan yang meninggal dunia akibat kanser belum didedahkan. Yang paling sihat dan kuat dipilih untuk penerbangan melangkaui Bumi.
Jadi, sembilan daripada 22 angkasawan yang meninggal dunia akibat kanser membentuk 40.9%. Sekarang mari kita lihat statistik yang sama untuk negara secara keseluruhan. Tahun lepas, 1 juta 768 ribu 500 orang Rusia meninggalkan dunia ini (data Rosstat). Pada masa yang sama, daripada sebab luaran(kecemasan pengangkutan, keracunan alkohol, bunuh diri, pembunuhan) 173.2 ribu meninggal dunia. Itu meninggalkan 1 juta 595 ribu 300. Berapa ramai rakyat yang telah dibunuh oleh onkologi? Jawapan: 265.1 ribu orang. Atau 16.6%. Mari bandingkan: 40.9 dan 16.6%. Ternyata rakyat biasa mati akibat kanser 2.5 kali lebih kerap daripada angkasawan.
Tiada maklumat serupa mengenai kor angkasawan AS. Tetapi data serpihan menunjukkan bahawa onkologi juga mempengaruhi angkasawan Amerika. Berikut ialah senarai separa mangsa penyakit yang dahsyat: John Swigert Jr. - kanser sumsum tulang, Donald Slayton - kanser otak, Charles Veach - kanser otak, David Walker - kanser, Alan Shepard - leukemia, George Lowe - kanser kolon, Ronald Paris - tumor otak.
Semasa satu penerbangan ke orbit Bumi, setiap anak kapal menerima jumlah sinaran yang sama seolah-olah mereka telah diperiksa di dalam bilik sinar-X 150–400 kali.
Dengan mengambil kira bahawa dos harian di ISS adalah sehingga 1 mSv (dos tahunan yang dibenarkan untuk manusia di bumi), maka tarikh akhir Kediaman angkasawan di orbit adalah terhad kepada kira-kira 600 hari sepanjang kerjaya mereka.
Di Marikh sendiri, sinaran sepatutnya lebih kurang dua kali lebih rendah daripada di angkasa, disebabkan oleh atmosfera dan penggantungan habuk di dalamnya, iaitu, sepadan dengan tahap ISS, tetapi penunjuk tepat belum diterbitkan. Penunjuk RAD semasa ribut debu akan menjadi menarik - kita akan mengetahui betapa baiknya habuk Marikh sebagai perisai sinaran.
Kini rekod untuk tinggal di orbit dekat Bumi adalah milik Sergei Krikalev yang berusia 55 tahun - dia mempunyai 803 hari. Tetapi dia mengumpulnya secara berselang - secara keseluruhan dia membuat 6 penerbangan dari 1988 hingga 2005.
Sinaran dalam angkasa datang terutamanya daripada dua sumber: daripada Matahari, semasa suar dan lontar koronal, dan daripada sinaran kosmik, yang berlaku semasa letupan supernova atau peristiwa bertenaga tinggi lain di galaksi kita dan lain-lain.
Dalam ilustrasi: interaksi "angin" suria dan magnetosfera Bumi.
Sinar kosmik membentuk sebahagian besar sinaran semasa perjalanan antara planet. Mereka menyumbang bahagian sinaran sebanyak 1.8 mSv sehari. Hanya tiga peratus daripada sinaran terkumpul oleh Curiosity dari Matahari. Ini juga disebabkan penerbangan itu berlaku pada waktu yang agak tenang. Wabak meningkatkan jumlah dos, dan ia menghampiri 2 mSv setiap hari.
Puncak berlaku semasa nyalaan suria.
semasa cara teknikal lebih berkesan terhadap sinaran suria, yang mempunyai tenaga yang rendah. Sebagai contoh, anda boleh melengkapkan kapsul pelindung di mana angkasawan boleh bersembunyi semasa nyalaan suria. Walau bagaimanapun, walaupun dinding aluminium 30 cm tidak akan melindungi daripada sinaran kosmik antara bintang. Yang plumbum mungkin akan membantu dengan lebih baik, tetapi ini akan meningkatkan jisim kapal dengan ketara, yang bermaksud kos pelancaran dan mempercepatkannya.
Mungkin perlu untuk memasang kapal angkasa antara planet di orbit mengelilingi Bumi - menggantung plat plumbum berat untuk melindungi daripada sinaran. Atau gunakan Bulan untuk pemasangan, di mana berat kapal angkasa akan lebih rendah.
Paling cara yang berkesan Untuk meminimumkan pendedahan sinaran, jenis enjin baharu harus dibangunkan yang akan mengurangkan masa penerbangan ke Marikh dan kembali dengan ketara. NASA kini sedang mengusahakan pendorong elektrik solar dan pendorong haba nuklear. Tin pertama, secara teori, memecut sehingga 20 kali lebih pantas daripada enjin kimia moden, tetapi pecutan akan menjadi sangat lama kerana tujahan yang rendah. Peranti dengan enjin sedemikian sepatutnya dihantar untuk menunda asteroid, yang ingin ditangkap oleh NASA dan dipindahkan ke orbit bulan untuk lawatan berikutnya oleh angkasawan.
Perkembangan yang paling menjanjikan dan menggalakkan dalam pendorongan elektrik sedang dijalankan di bawah projek VASIMR. Tetapi untuk perjalanan ke Marikh panel solar tidak akan mencukupi - anda memerlukan reaktor.
Enjin haba nuklear menghasilkan impuls tertentu kira-kira tiga kali lebih tinggi daripada jenis roket moden. Intipatinya adalah mudah: reaktor memanaskan gas kerja (hidrogen diandaikan) kepada suhu tinggi tanpa menggunakan pengoksida, yang diperlukan oleh roket kimia. Dalam kes ini, had suhu pemanasan hanya ditentukan oleh bahan dari mana enjin itu sendiri dibuat.
Tetapi kesederhanaan sedemikian juga menyebabkan kesukaran - tujahan sangat sukar dikawal. NASA cuba menyelesaikan masalah ini, tetapi tidak menganggap pembangunan enjin berkuasa nuklear sebagai keutamaan.
Penggunaan reaktor nuklear masih menjanjikan di mana bahagian tenaga boleh digunakan untuk penjanaan medan elektromagnet, yang juga akan melindungi juruterbang daripada sinaran kosmik dan sinaran daripada reaktornya sendiri. Teknologi yang sama akan menjadikannya menguntungkan untuk mengekstrak air dari Bulan atau asteroid, iaitu, ia akan merangsang lagi penggunaan ruang komersil.
Walaupun sekarang ini tidak lebih daripada penaakulan teori, kemungkinan skema sedemikian akan menjadi kunci kepada tahap penerokaan baru sistem Suria.
Keperluan tambahan untuk litar mikro angkasa dan tentera.
Pertama sekali, terdapat peningkatan keperluan untuk kebolehpercayaan (kedua-dua kristal itu sendiri dan kes), rintangan kepada getaran dan beban berlebihan, kelembapan, julat suhu jauh lebih luas, kerana kelengkapan tentera Ia harus berfungsi pada -40C dan apabila dipanaskan hingga 100C.
Kemudian - penentangan terhadap faktor yang merosakkan letupan nuklear- EMR, dos segera sinaran gamma/neutron yang besar. Operasi biasa mungkin tidak dapat dilakukan pada masa letupan, tetapi sekurang-kurangnya peranti tidak boleh rosak secara tidak dapat dipulihkan.
Dan akhirnya - jika litar mikro adalah untuk ruang - kestabilan parameter kerana jumlah dos sinaran perlahan-lahan meningkat dan kelangsungan hidup selepas pertemuan dengan zarah sinaran kosmik yang bercas berat.
Bagaimanakah sinaran menjejaskan litar mikro?
Dalam "cebisan zarah", sinaran kosmik terdiri daripada 90% proton (iaitu ion hidrogen), 7% nukleus helium (zarah alfa), ~1% atom lebih berat dan ~1% elektron. Nah, bintang (termasuk Matahari), nukleus galaksi, Bima Sakti- menerangi segala-galanya dengan banyaknya bukan sahaja dengan cahaya yang boleh dilihat, tetapi juga dengan sinaran x-ray dan gamma. Semasa nyalaan suria, sinaran daripada matahari meningkat 1000-1000000 kali ganda, yang boleh menjadi masalah serius (kedua-dua untuk orang masa depan dan kapal angkasa semasa di luar magnetosfera bumi).
Tiada neutron dalam sinaran kosmik sebab yang jelas- neutron bebas mempunyai separuh hayat 611 saat dan bertukar menjadi proton. Walaupun dari matahari neutron tidak boleh mencapai, melainkan sangat kelajuan relativistik. Sebilangan kecil neutron tiba dari bumi, tetapi ini adalah perkara kecil.
Terdapat 2 tali pinggang zarah bercas di sekeliling bumi - yang dipanggil sinaran: pada ketinggian ~4000 km dari proton, dan pada ketinggian ~17000 km dari elektron. Zarah-zarah di sana bergerak dalam orbit tertutup, ditangkap oleh medan magnet bumi. Terdapat juga anomali magnet Brazil - di mana dalaman tali pinggang sinaran datang lebih dekat ke tanah, sehingga ketinggian 200 km.
Elektron, gama dan sinaran x-ray.
Apabila sinaran gamma dan sinar-X (termasuk sinaran sekunder yang diperoleh akibat perlanggaran elektron dengan badan peranti) melalui litar mikro, cas mula terkumpul secara beransur-ansur dalam dielektrik get transistor, dan oleh itu, parameter bagi transistor mula perlahan-lahan berubah - voltan ambang transistor dan arus bocor. Litar mikro digital awam biasa mungkin berhenti berfungsi seperti biasa selepas 5000 rad (namun, seseorang boleh berhenti bekerja selepas 500-1000 rad).
Selain itu, sinaran gamma dan x-ray menyebabkan semua simpang pn di dalam cip bertindak seperti kecil " panel solar“- dan jika di angkasa sinaran biasanya tidak mencukupi untuk menjejaskan operasi litar mikro, semasa letupan nuklear aliran sinaran gamma dan x-ray mungkin sudah mencukupi untuk mengganggu operasi litar mikro disebabkan oleh kesan fotoelektrik.
Dalam orbit rendah 300-500 km (tempat orang terbang), dos tahunan boleh menjadi 100 rad atau kurang, jadi walaupun lebih 10 tahun dos terkumpul akan diterima oleh litar mikro awam. Tetapi dalam orbit tinggi> 1000km dos tahunan boleh menjadi 10000-20000 rad, dan litar mikro konvensional akan mendapat dos maut dalam masa beberapa bulan.
Zarah bercas berat (HCP) - proton, zarah alfa dan ion bertenaga tinggi
Ini yang paling banyak masalah besar elektronik angkasa - TZCH mempunyai tenaga yang tinggi sehingga mereka "menembus" litar mikro melalui (bersama-sama dengan badan satelit), dan meninggalkan "jejak" cas. DALAM senario kes terbaik ini boleh membawa kepada ralat perisian (0 menjadi 1 atau sebaliknya - gangguan peristiwa tunggal, SEU), paling teruk - membawa kepada penyelak thyristor (selak peristiwa tunggal, SEL). Dalam cip terkunci, bekalan kuasa disambung pintas ke tanah, arus boleh mengalir sangat tinggi dan membawa kepada pembakaran litar mikro. Jika anda berjaya mematikan kuasa dan menyambungkannya sebelum pembakaran, maka semuanya akan berfungsi seperti biasa.
Mungkin inilah yang berlaku dengan Phobos-Grunt - mengikut versi rasmi, cip memori import yang tidak tahan sinaran telah gagal di orbit kedua, dan ini hanya mungkin kerana sinaran voltan tinggi (berdasarkan jumlah terkumpul dos sinaran dalam orbit rendah, cip awam boleh berfungsi untuk masa yang lama).
Ia adalah selak yang mengehadkan penggunaan cip berasaskan tanah konvensional di angkasa dengan semua jenis helah perisian untuk meningkatkan kebolehpercayaan.
Apa yang berlaku jika anda melindungi kapal angkasa dengan plumbum?
Zarah dengan tenaga 3*1020 eV kadangkala tiba kepada kita dengan sinar kosmik galaksi, i.e. 300,000,000 TeV. Dalam unit yang boleh difahami manusia, ini adalah kira-kira 50J, i.e. satu zarah asas tenaga seperti peluru dari pistol sukan berkaliber kecil.
Apabila zarah sedemikian berlanggar, sebagai contoh, dengan atom plumbum pelindung sinaran, ia hanya mengoyakkannya hingga hancur. Serpihan-serpihan itu juga akan mempunyai tenaga yang sangat besar, dan juga akan merobek segala-galanya di laluan mereka untuk dicincang. Akhirnya, lebih tebal perlindungan daripada unsur berat, lebih banyak serpihan dan sinaran sekunder yang akan kita terima. Plumbum hanya boleh melemahkan sinaran reaktor nuklear Bumi yang agak ringan.
Sinaran gamma mempunyai kesan yang sama. tenaga yang tinggi- ia juga mampu mengoyakkan atom-atom berat sehingga hancur kerana tindak balas fotonuklear.
Proses yang berlaku boleh dipertimbangkan menggunakan tiub sinar-X sebagai contoh.
Elektron dari katod terbang ke arah anod dari logam berat, dan apabila berlanggar dengannya, sinaran X-ray terhasil disebabkan oleh bremsstrahlung.
Apabila elektron daripada sinaran kosmik tiba di kapal kami, perlindungan sinaran kami akan bertukar menjadi tiub sinar-X semula jadi, bersebelahan dengan litar mikro kami yang halus dan organisma hidup yang lebih halus.
Kerana semua masalah ini perlindungan sinaran diperbuat daripada unsur-unsur berat, seperti di bumi - mereka tidak digunakan di angkasa. Gunakan perlindungan untuk kebanyakan bahagian terdiri daripada aluminium, hidrogen (dari pelbagai polietilena, dsb.), kerana ia hanya boleh dipecahkan kepada zarah subatom - dan ini lebih sukar, dan perlindungan sedemikian menghasilkan kurang sinaran sekunder.
Tetapi dalam apa jua keadaan, tiada perlindungan daripada HTC, lebih-lebih lagi, daripada lebih perlindungan- lebih banyak sinaran sekunder daripada zarah tenaga tinggi, ketebalan optimum ialah kira-kira 2-3 mm aluminium. Perkara yang paling sukar ialah gabungan perlindungan hidrogen dan unsur yang lebih berat sedikit (yang dipanggil Gred-Z) - tetapi ini tidak jauh lebih baik daripada perlindungan "hidrogen" tulen. Secara umum, sinaran kosmik boleh dilemahkan kira-kira 10 kali, dan itu sahaja.