Dlaczego w kosmosie występuje promieniowanie? Promieniowanie kosmiczne i promieniowanie

Nawet gdyby loty międzyplanetarne były rzeczywistością, naukowcy coraz częściej twierdzą, że z czysto biologicznego punktu widzenia na ludzkie ciało czyha coraz więcej niebezpieczeństw. Eksperci nazywają jedno z głównych zagrożeń twarda przestrzeń promieniowanie. Na innych planetach, np. na Marsie, promieniowanie to będzie takie, że znacznie przyspieszy rozwój choroby Alzheimera.

„Promieniowanie kosmiczne stanowi bardzo poważne zagrożenie dla przyszłych astronautów. Od dawna uznawano, że narażenie na promieniowanie kosmiczne może prowadzić do problemów zdrowotnych, takich jak rak” – mówi Kerry O'Banion, lekarz neurolog z Centrum Medyczne na Uniwersytecie w Rochester. „Nasze eksperymenty wykazały również wiarygodnie, że promieniowanie twarde powoduje również przyspieszenie zmian w mózgu związanych z chorobą Alzheimera”.

Zdaniem naukowców cała przestrzeń kosmiczna jest dosłownie przesiąknięta promieniowaniem, a gruba atmosfera ziemska chroni przed nim naszą planetę. Uczestnicy krótkotrwałych lotów na ISS mogą już odczuć skutki promieniowania, choć formalnie znajdują się na niskiej orbicie, gdzie znajduje się kopuła ochronna grawitacja Ziemi wciąż pracuje. Promieniowanie jest szczególnie aktywne w tych momentach, gdy na Słońcu pojawiają się rozbłyski, z następczą emisją cząstek promieniowania.

Naukowcy twierdzą, że NASA już blisko współpracuje różne podejścia związane z ochroną człowieka przed promieniowaniem kosmicznym. Agencja kosmiczna po raz pierwszy zaczęła finansować „badania nad promieniowaniem” 25 lat temu. Obecnie znaczna część inicjatyw w tym obszarze związana jest z badaniami nad ochroną przyszłych marsonautów przed ostrym promieniowaniem na Czerwonej Planecie, gdzie nie ma takiej kopuły atmosferycznej jak na Ziemi.

Eksperci już bardzo dużo mówią wysokie prawdopodobieństwoże promieniowanie marsjańskie wywołuje raka. W pobliżu asteroid występuje jeszcze większe ilości promieniowania. Przypomnijmy, że NASA planuje misję na asteroidę z udziałem człowieka na rok 2021, a na Marsa nie później niż w roku 2035. Podróż na Marsa i z powrotem, obejmująca trochę czasu tam spędzonego, może zająć około trzech lat.

Według NASA zostało to teraz udowodnione promieniowanie kosmiczne Oprócz raka wywołuje także choroby układu sercowo-naczyniowego, układu mięśniowo-szkieletowego i hormonalnego. Teraz eksperci z Rochester zidentyfikowali kolejny wektor zagrożenia: badania wykazały, że wysokie dawki promieniowania kosmicznego wywołują choroby związane z neurodegeneracją, w szczególności aktywują procesy przyczyniające się do rozwoju choroby Alzheimera. Eksperci badali także wpływ promieniowania kosmicznego na centralny układ nerwowy człowieka.

Na podstawie eksperymentów eksperci ustalili, że radioaktywne cząstki w kosmosie mają w swojej strukturze jądra atomów żelaza, które mają fenomenalną zdolność penetracji. Dlatego zaskakująco trudno się przed nimi obronić.

Na Ziemi badacze przeprowadzili symulacje promieniowania kosmicznego w amerykańskim Brookhaven National Laboratory na Long Island, gdzie znajduje się specjalny akcelerator cząstek. W drodze eksperymentów badacze określili ramy czasowe, w których choroba występuje i postępuje. Dotychczas jednak badacze prowadzili eksperymenty na myszach laboratoryjnych, poddając je działaniu dawek promieniowania porównywalnych z tymi, jakie otrzymaliby ludzie podczas lotu na Marsa. Po eksperymentach prawie wszystkie myszy doznały zaburzeń w funkcjonowaniu układu poznawczego mózgu. Odnotowano także zaburzenia w funkcjonowaniu układu sercowo-naczyniowego. W mózgu zidentyfikowano ogniska akumulacji beta-amyloidu, białka będącego pewnym sygnałem zbliżającej się choroby Alzheimera.

Naukowcy twierdzą, że nie wiedzą jeszcze, jak walczyć z promieniowaniem kosmicznym, ale są przekonani, że promieniowanie to czynnik, który zasługuje na najpoważniejszą uwagę podczas planowania przyszłych lotów kosmicznych.

Stan regionalny Tambow instytucja edukacyjna

Szkoła ogólnokształcąca– szkoła z internatem ze wstępnym szkoleniem lotniczym

nazwany na cześć M. M. Raskova

Praca pisemna

„Promieniowanie kosmiczne”

Ukończyli: uczeń 103 plutonu

Krasnosłobodcew Aleksiej

Szef: Pelivan V.S.

Tambow 2008

1. Wstęp.

2. Czym jest promieniowanie kosmiczne.

3. Jak powstaje promieniowanie kosmiczne.

4. Wpływ promieniowania kosmicznego na człowieka i środowisko.

5. Środki ochrony przed promieniowaniem kosmicznym.

6. Powstawanie Wszechświata.

7. Wnioski.

8. Bibliografia.

1. WSTĘP

Człowiek nie pozostanie na ziemi na zawsze,

ale w pogoni za światłem i przestrzenią,

początkowo będzie nieśmiało przenikać dalej

atmosferę, a potem podbić wszystko

przestrzeń okołoglobalna.

K. Ciołkowski

XXI wiek to wiek nanotechnologii i gigantycznych prędkości. Nasze życie płynie nieprzerwanie i nieuchronnie, a każdy z nas stara się nadążać za duchem czasu. Problemy, problemy, poszukiwanie rozwiązań, ogromny napływ informacji ze wszystkich stron... Jak sobie z tym wszystkim poradzić, jak odnaleźć swoje miejsce w życiu?

Spróbujmy zatrzymać się i pomyśleć...

Psychologowie twierdzą, że człowiek może patrzeć w nieskończoność na trzy rzeczy: ogień, wodę i gwiaździste niebo. Rzeczywiście, niebo zawsze przyciągało człowieka. Jest niesamowicie piękna o wschodzie i zachodzie słońca, w ciągu dnia wydaje się nieskończenie błękitna i głęboka. A patrząc na przelatujące nieważkie chmury, obserwując lot ptaków, chcesz oderwać się od codziennego zgiełku, wznieść się w niebo i poczuć swobodę lotu. I gwiaździste niebo ciemna noc... jakie to tajemnicze i niewytłumaczalnie piękne! I jak bardzo pragnę podnieść zasłonę tajemnicy. W takich chwilach czujesz się jak mała cząstka ogromnej, przerażającej, a jednocześnie nieodparcie wabiącej przestrzeni, która nazywa się Wszechświatem.

Czym jest Wszechświat? Jak to się stało? Co w sobie kryje, co dla nas przygotowała: „umysł uniwersalny” i odpowiedzi na liczne pytania czy śmierć ludzkości?

Pytania pojawiają się w nieskończonym strumieniu.

Przestrzeń... Dla zwykłego człowieka wydaje się nieosiągalna. Niemniej jednak jego wpływ na osobę jest stały. Ogólnie rzecz biorąc, to przestrzeń kosmiczna zapewniła warunki na Ziemi, które doprowadziły do ​​​​powstania życia, do jakiego jesteśmy przyzwyczajeni, a tym samym do pojawienia się samego człowieka. Wpływ przestrzeni kosmicznej jest nadal w dużej mierze odczuwalny. Przez nie docierają do nas „cząstki wszechświata”. warstwa ochronna atmosferę i wpływają na samopoczucie człowieka, jego zdrowie i procesy zachodzące w jego organizmie. To dotyczy nas, żyjących na Ziemi, ale co możemy powiedzieć o tych, którzy eksplorują przestrzeń kosmiczną.

Zainteresowało mnie pytanie: czym jest promieniowanie kosmiczne i jaki jest jego wpływ na człowieka?

Uczę się w szkole z internatem, gdzie odbywa się wstępne szkolenie lotnicze. Przychodzą do nas chłopcy, którzy marzą o podboju nieba. A oni już zrobili pierwszy krok w stronę realizacji swojego marzenia, opuszczając mury swojego domu i decydując się na przyjście do tej szkoły, gdzie uczą się podstaw latania, projektowania samolotów, gdzie na co dzień mają okazję komunikować się z ludzie, którzy wielokrotnie wzbijali się w przestworza. I nawet jeśli to na razie tylko samoloty, które nie są w stanie w pełni pokonać grawitacji. Ale to tylko pierwszy krok. Los i ścieżka życia każdy człowiek zaczyna od małego, nieśmiałego i niepewnego kroku dziecka. Kto wie, może któryś z nich zrobi drugi krok, trzeci... i opanuje przestrzeń samoloty i wzniesie się do gwiazd w bezkresne przestrzenie Wszechświata.

Dlatego ten problem jest dla nas dość istotny i interesujący.

2. CZYM JEST PROMIENIOWANIE KOSMICZNE?

Istnienie promieni kosmicznych odkryto na początku XX wieku. W 1912 roku australijski fizyk W. Hess wspinał się na tzw balon na gorące powietrze, zauważył, że wyładowanie elektroskopu na dużych wysokościach następuje znacznie szybciej niż na poziomie morza. Stało się jasne, że jonizacja powietrza, która usunęła wyładowania z elektroskopu, była pochodzenia pozaziemskiego. Millikan jako pierwszy przyjął to założenie i to on nadał temu zjawisku współczesną nazwę - promieniowanie kosmiczne.

Obecnie ustalono, że pierwotne promieniowanie kosmiczne składa się najczęściej z unoszących się w powietrzu stabilnych cząstek o wysokiej energii różne kierunki. Intensywność promieniowania kosmicznego w okolicy Układ Słonecznyśrednio 2-4 cząstek na 1 cm 2 na 1 s. Składa się ona z:

• protony – 91%
• cząstki α – 6,6%
• jądra innych cięższych pierwiastków – poniżej 1%
• elektrony – 1,5%
• Promienie rentgenowskie i gamma pochodzenia kosmicznego
• Promieniowanie słoneczne.

Pierwotne cząstki kosmiczne przylatujące z kosmosu oddziałują z jądrami atomów w górnych warstwach atmosfery i tworzą tzw. wtórne promienie kosmiczne. Natężenie promieni kosmicznych w pobliżu biegunów magnetycznych Ziemi jest około 1,5 razy większe niż na równiku.

Średnia energia cząstek kosmicznych wynosi około 10,4 MeV, a energia poszczególnych cząstek wynosi 10,12 MeV i więcej.

3. JAK POWSTAJE PROMIENIOWANIE KOSMICZNE?

Przez nowoczesne pomysły Głównym źródłem wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego są eksplozje supernowych. Dane z Orbitującego Teleskopu Rentgenowskiego NASA dostarczyły nowych dowodów na to, że większość promieniowania kosmicznego nieustannie bombardującego Ziemię pochodzi z fali uderzeniowej rozchodzącej się po eksplozji supernowej, którą zarejestrowano już w 1572 roku. Z obserwacji z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra wynika, że ​​pozostałości supernowej w dalszym ciągu przyspieszają z prędkością ponad 10 milionów km/h, wytwarzając dwie fale uderzeniowe, którym towarzyszy masowe uwolnienie promieniowanie rentgenowskie. Co więcej, jedna fala

przemieszcza się na zewnątrz do gazu międzygwiazdowego, a drugi

do środka, w stronę środka była gwiazda. Możesz również

twierdzą, że znaczna część energii

"wewnętrzny" fala uderzeniowa przyspiesza jądra atomowe do prędkości bliskich światłu.

Cząsteczki o wysokiej energii docierają do nas z innych galaktyk. Mogą osiągnąć takie energie, przyspieszając w niejednorodnych polach magnetycznych Wszechświata.

Naturalnie źródłem promieniowania kosmicznego jest także najbliższa nam gwiazda – Słońce. Słońce okresowo (podczas rozbłysków) emituje słoneczne promienie kosmiczne, które składają się głównie z protonów i cząstek α ​​o niskiej energii.

4. WPŁYW PROMIENIOWANIA KOSMICZNEGO NA CZŁOWIEKA

I ŚRODOWISKO

Wyniki badań przeprowadzonych przez naukowców z Uniwersytetu Sophia Antipolis w Nicei pokazują, że promieniowanie kosmiczne odegrało kluczową rolę w powstaniu życia biologicznego na Ziemi. Od dawna wiadomo, że aminokwasy mogą występować w dwóch postaciach – lewoskrętnej i prawoskrętnej. Jednak na Ziemi, u podstawy wszystkiego organizmy biologiczne, wyewoluowały naturalnie, występują tylko aminokwasy lewoskrętne. Zdaniem pracowników uczelni przyczyny należy szukać w kosmosie. Tak zwane kołowo spolaryzowane promieniowanie kosmiczne zniszczyło prawoskrętne aminokwasy. Światło spolaryzowane kołowo jest formą promieniowania spolaryzowanego przez kosmiczne pola elektromagnetyczne. Promieniowanie to powstaje, gdy cząsteczki pyłu międzygwiazdowego ustawiają się wzdłuż linii pola magnetycznego, które przenikają całą otaczającą przestrzeń. Światło spolaryzowane kołowo stanowi 17% całego promieniowania kosmicznego w dowolnym miejscu w przestrzeni. W zależności od kierunku polaryzacji światło takie selektywnie rozkłada jeden z rodzajów aminokwasów, co potwierdzają doświadczenia i wyniki badań dwóch meteorytów.

Promieniowanie kosmiczne jest jednym ze źródeł promieniowania jonizującego na Ziemi.

Naturalny promieniowanie tła spowodowane promieniowaniem kosmicznym na poziomie morza wynosi 0,32 mSv rocznie (3,4 µR na godzinę). Promieniowanie kosmiczne stanowi jedynie 1/6 rocznej skutecznej dawki równoważnej otrzymywanej przez ludność. Poziomy promieniowania różnią się w różnych obszarach. Zatem bieguny północny i południowy są bardziej podatne na promieniowanie kosmiczne niż strefa równikowa, ze względu na obecność pola magnetycznego w pobliżu Ziemi, które odchyla naładowane cząstki. Ponadto im wyżej znajdujesz się od powierzchni ziemi, tym intensywniejsze jest promieniowanie kosmiczne. Tym samym mieszkając na obszarach górskich i stale korzystając z transportu lotniczego, jesteśmy narażeni na dodatkowe ryzyko narażenia na promieniowanie. Osoby żyjące powyżej 2000 m n.p.m. otrzymują skuteczną dawkę równoważną promieni kosmicznych kilkakrotnie większą niż osoby żyjące na poziomie morza. Podczas wchodzenia z wysokości 4000 m ( maksymalna wysokość zamieszkania ludzi) do 12 000 m (maksymalna wysokość lotu transportu pasażerskiego) poziom narażenia wzrasta 25-krotnie. Natomiast podczas 7,5-godzinnego lotu konwencjonalnym samolotem turbośmigłowym otrzymana dawka promieniowania wynosi około 50 μSv. Łącznie, dzięki korzystaniu z transportu lotniczego, ludność Ziemi otrzymuje dawkę promieniowania wynoszącą około 10 000 man-Sv rocznie, co stanowi średnią na mieszkańca na świecie około 1 μSv rocznie, a w Ameryce Północnej około 10 μSv.

Promieniowanie jonizujące negatywnie wpływa na zdrowie człowieka, zaburza funkcje życiowe organizmów żywych:

· posiadając dużą zdolność penetracji, niszczy najintensywniej dzielące się komórki organizmu: szpik kostny, przewód pokarmowy itp.

· powoduje zmiany na poziomie genów, co w konsekwencji prowadzi do mutacji i wystąpienia chorób dziedzicznych.

powoduje intensywny podział komórek nowotworu złośliwego, co prowadzi do powstania choroby nowotworowe.

· prowadzi do zmian w układzie nerwowym i pracy serca.

· funkcje seksualne są zahamowane.

· Powoduje pogorszenie wzroku.

Promieniowanie z kosmosu wpływa nawet na wzrok pilotów linii lotniczych. Zbadano warunki widzenia 445 mężczyzn w wieku około 50 lat, z czego 79 było pilotami linii lotniczych. Statystyki wykazały, że u zawodowych pilotów ryzyko rozwoju zaćmy jądra soczewki jest trzykrotnie wyższe niż u przedstawicieli innych zawodów, a w przypadku astronautów jeszcze większe.

Jednym z nich jest promieniowanie kosmiczne niekorzystne czynniki dla ciała astronautów, którego znaczenie stale rośnie wraz ze wzrostem zasięgu i czasu trwania lotów. Kiedy człowiek znajdzie się poza ziemską atmosferą, gdzie bombardowanie promieniami galaktycznymi, a także słonecznymi promieniami kosmicznymi jest znacznie silniejsze: przez jego ciało w ciągu sekundy może przepłynąć około 5 tysięcy jonów, które są w stanie zniszczyć wiązania chemiczne w ciele i powodując kaskadę cząstek wtórnych. Niebezpieczeństwo narażenia na promieniowanie jonizujące w małych dawkach wynika ze zwiększonego ryzyka zachorowania na nowotwory i choroby dziedziczne. Największym zagrożeniem ze strony promieni międzygalaktycznych są ciężkie naładowane cząstki.

Na podstawie badań biomedycznych i oszacowanych poziomów promieniowania występującego w kosmosie określono maksymalne dopuszczalne dawki promieniowania dla astronautów. Wynoszą 980 rem na stopy, kostki i dłonie, 700 rem na skórę, 200 rem na narządy krwiotwórcze i 200 rem na oczy. Wyniki eksperymentów wykazały, że w warunkach nieważkości wpływ promieniowania wzrasta. Jeśli te dane zostaną potwierdzone, zagrożenie promieniowaniem kosmicznym dla ludzi będzie prawdopodobnie większe, niż początkowo sądzono.

Promienie kosmiczne mogą wpływać na pogodę i klimat Ziemi. Brytyjscy meteorolodzy udowodnili, że pochmurna pogoda występuje w okresach największej aktywności promieniowania kosmicznego. Rzecz w tym, kiedy cząstki kosmiczne przedostając się do atmosfery, wytwarzają szerokie „deszcze” naładowanych i neutralnych cząstek, które mogą powodować wzrost kropelek w chmurach i wzrost zachmurzenia.

Jak wynika z badań Instytutu Fizyki Słoneczno-Ziemskiej, obecnie obserwuje się anomalny wzrost aktywność słoneczna, którego przyczyny nie są znane. Rozbłysk słoneczny to wyzwolenie energii porównywalne z eksplozją kilku tysięcy bomb wodorowych. Podczas szczególnie silnych ognisk promieniowanie elektromagnetyczne Docierając do Ziemi, zmienia pole magnetyczne planety – jakby nią potrząsnął, co wpływa na samopoczucie osób wrażliwych na pogodę. Według Światowej Organizacji Zdrowia stanowią oni 15% populacji planety. Ponadto przy dużej aktywności słonecznej mikroflora zaczyna się intensywniej namnażać i wzrasta podatność człowieka na wiele chorób zakaźnych. Zatem epidemie grypy rozpoczynają się 2,3 roku przed maksymalną aktywnością słoneczną lub 2,3 roku później.

Widzimy więc, że nawet niewielka część promieniowania kosmicznego, która dociera do nas przez atmosferę, może mieć zauważalny wpływ na organizm i zdrowie człowieka, na procesy zachodzące w atmosferze. Jedna z hipotez dotyczących pochodzenia życia na Ziemi sugeruje, że cząstki kosmiczne odgrywają znaczącą rolę w procesach biologicznych i chemicznych zachodzących na naszej planecie.

5. ŚRODKI OCHRONY PRZED PROMIENIOWANIEM KOSMICZNYM

Problemy z penetracją

człowieka w kosmos – rodzaj próby

kamień dojrzałości naszej nauki.

Akademik N. Sissakyan.

Pomimo tego, że promieniowanie Wszechświata mogło doprowadzić do powstania życia i pojawienia się człowieka, dla samego człowieka w czystej postaci jest ono destrukcyjne.

Przestrzeń życiowa człowieka jest ograniczona do bardzo małej

odległości - to Ziemia i kilka kilometrów nad jej powierzchnią. A potem – przestrzeń „wroga”.

Ponieważ jednak człowiek nie rezygnuje z prób penetracji bezmiaru Wszechświata, lecz opanowuje je coraz intensywniej, pojawiła się potrzeba stworzenia określone fundusze ochrona przed negatywnym wpływem przestrzeni. Jest to szczególnie ważne dla astronautów.

Wbrew powszechnemu przekonaniu, przed atakiem promieni kosmicznych nie chroni nas ziemskie pole magnetyczne, ale gruba warstwa atmosfery, w której na każdy cm2 powierzchni przypada kilogram powietrza. Dlatego kosmiczny proton po wlocie do atmosfery pokonuje średnio tylko 1/14 swojej wysokości. Astronauci są pozbawieni takiej powłoki ochronnej.

Jak pokazują obliczenia, Nie da się zmniejszyć do zera ryzyka obrażeń popromiennych podczas lotu kosmicznego. Ale możesz to zminimalizować. I tutaj najważniejsza jest bierna ochrona statku kosmicznego, czyli jego ściany.

Aby zmniejszyć ryzyko obciążenia dawką słoneczny promieniowanie kosmiczne w przypadku stopów lekkich ich grubość powinna wynosić co najmniej 3-4 cm.Alternatywą dla metali mogą być tworzywa sztuczne. Przykładowo polietylen, ten sam materiał, z którego wykonane są zwykłe torby na zakupy, blokuje o 20% więcej promieni kosmicznych niż aluminium. Wzmocniony polietylen jest 10 razy mocniejszy od aluminium i jednocześnie lżejszy od „skrzydlatego metalu”.

Z ochrona przed galaktycznym promieniowaniem kosmicznym, posiadający gigantyczne energie, wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane. Proponowanych jest kilka sposobów ochrony przed nimi astronautów. Możesz stworzyć warstwę substancji ochronnej wokół statku podobny do atmosfery ziemskiej. Na przykład, jeśli użyjesz wody, która i tak jest konieczna, będziesz potrzebować warstwy o grubości 5 m. W tym przypadku masa zbiornika wodnego zbliży się do 500 ton, czyli dużo. Możesz także użyć etylenu - solidny, który nie wymaga zbiorników. Ale nawet wtedy wymagana masa wynosiłaby co najmniej 400 t. Można zastosować ciekły wodór. Blokuje promienie kosmiczne 2,5 razy lepiej niż aluminium. To prawda, że ​​zbiorniki na paliwo byłyby nieporęczne i ciężkie.

Zasugerowano kolejny plan ochrony ludzi na orbicie, co można nazwać obwód magnetyczny. Na naładowaną cząstkę poruszającą się w polu magnetycznym działa siła skierowana prostopadle do kierunku ruchu (siła Lorentza). W zależności od konfiguracji linii pola cząstka może zbaczać w niemal dowolnym kierunku lub wejść na orbitę kołową, gdzie będzie się obracać w nieskończoność. Aby wytworzyć takie pole, potrzebne będą magnesy oparte na nadprzewodnictwie. Taki system będzie miał masę 9 ton, jest znacznie lżejszy od substancji ochrony, ale nadal ciężki.

Zwolennicy innego pomysłu proponują ładowanie statku kosmicznego energią elektryczną, jeśli napięcie zewnętrznego poszycia wynosi 2,10,9 V, wówczas statek będzie w stanie odbić wszystkie protony promieni kosmicznych o energiach do 2 GeV. Ale pole elektryczne będzie rozciągać się na odległość dziesiątek tysięcy kilometrów, a statek kosmiczny będzie przyciągał elektrony z tej ogromnej objętości. Uderzą w powłokę z energią 2 GeV i zachowają się tak samo jak promienie kosmiczne.

„Odzież” do spacerów kosmicznych kosmonautów na zewnątrz statku kosmicznego powinna stanowić cały system ratunkowy:

· musi stworzyć atmosferę niezbędną do oddychania i utrzymania ciśnienia;

· musi zapewnić odprowadzenie ciepła wytwarzanego przez organizm ludzki;

· powinna chronić przed przegrzaniem w przypadku przebywania na słońcu i przed wychłodzeniem w przypadku przebywania w cieniu; różnica między nimi jest większa niż 100 0 C;

· chronić przed oślepieniem przez promieniowanie słoneczne;

· chronić przed substancjami meteorytowymi;

· musi umożliwiać swobodne poruszanie się.

Prace nad skafandrem kosmicznym rozpoczęły się w 1959 roku. Istnieje kilka modyfikacji skafandrów kosmicznych, które stale się zmieniają i udoskonalają, głównie poprzez zastosowanie nowych, bardziej zaawansowanych materiałów.

Skafander kosmiczny to skomplikowane i drogie urządzenie, co łatwo zrozumieć, jeśli zapoznasz się z wymaganiami stawianymi na przykład skafandrom kosmicznym kosmonautów Apollo. Ten skafander kosmiczny musi chronić astronautę przed następującymi czynnikami:

Struktura półsztywnego skafandra kosmicznego (dla kosmosu)

Pierwszy skafander kosmiczny używany przez A. Leonowa był sztywny, nieustępliwy, ważył około 100 kg, ale współcześni uważali go za prawdziwy cud technologii i „maszynę bardziej złożoną niż samochód”.

Dlatego wszystkie propozycje ochrony astronautów przed promieniowaniem kosmicznym nie są wiarygodne.

6. EDUKACJA WSZECHŚWIATA

Szczerze mówiąc, nie tylko chcemy wiedzieć

jak jest to zorganizowane, ale także, jeśli to możliwe, aby osiągnąć cel

utopijny i odważny z wyglądu - zrozum dlaczego

natura właśnie taka jest. To jest

Prometejski element twórczości naukowej.

A. Einsteina.

Tak więc promieniowanie kosmiczne dociera do nas z bezgranicznych przestrzeni Wszechświata. Jak powstał sam Wszechświat?

To Einstein wymyślił twierdzenie, na podstawie którego wysunięto hipotezy o jego wystąpieniu. Istnieje kilka hipotez dotyczących powstania Wszechświata. We współczesnej kosmologii dwie najpopularniejsze to teoria Wielkiego Wybuchu i teoria inflacji.

Współczesne modele Wszechświata opierają się na ogólnej teorii względności A. Einsteina. Równanie grawitacji Einsteina ma nie jedno, ale wiele rozwiązań, co wyjaśnia istnienie wielu modeli kosmologicznych.

Pierwszy model opracował A. Einstein w 1917 roku. Odrzucił postulaty Newtona dotyczące absolutności i nieskończoności przestrzeni i czasu. Zgodnie z tym modelem przestrzeń świata jest jednorodna i izotropowa, materia w niej jest rozłożona równomiernie, przyciąganie grawitacyjne mas jest kompensowane przez powszechne odpychanie kosmologiczne. Istnienie Wszechświata jest nieskończone, a przestrzeń jest nieograniczona, ale skończona. Wszechświat w model kosmologiczny Einstein jest nieruchomy, nieskończony w czasie i nieograniczony w przestrzeni.

W 1922 r. Rosyjski matematyk i geofizyk A.A. Friedman odrzucił postulat stacjonarności i uzyskał rozwiązanie równania Einsteina, które opisuje Wszechświat z „rozszerzającą się” przestrzenią. W 1927 roku belgijski opat i naukowiec J. Lemaitre na podstawie obserwacji astronomicznych wprowadził koncepcję początek Wszechświata jako stanu supergęstego i narodziny Wszechświata jako Wielki Wybuch. W 1929 roku amerykański astronom E. P. Hubble odkrył, że wszystkie galaktyki oddalają się od nas i z prędkością rosnącą proporcjonalnie do odległości – układ galaktyk się rozszerza. Ekspansję Wszechświata uważa się za fakt potwierdzony naukowo. Według obliczeń J. Lemaitre'a promień Wszechświata w stanie pierwotnym wynosił 10 -12 cm, co

rozmiarem zbliżonym do promienia elektronu i jego

gęstość wynosiła 10,96 g/cm3. Z

w wyniku stanu początkowego Wszechświat przeszedł w fazę ekspansji wielki wybuch . Zasugerował to uczeń A. A. Friedmana, G. A. Gamov temperatura substancji po eksplozji była wysoka i spadała wraz z rozszerzaniem się Wszechświata. Jego obliczenia wykazały, że Wszechświat w swojej ewolucji przechodzi przez pewne etapy, podczas których powstają pierwiastki chemiczne i struktury.

Era Hadronów(ciężkie cząstki, które wchodzą w silne oddziaływania). Czas trwania ery wynosi 0,0001 s, temperatura wynosi 10–12 stopni Kelvina, a gęstość wynosi 10–14 g/cm 3. Pod koniec ery następuje anihilacja cząstek i antycząstek, ale pozostaje pewna liczba protonów, hiperonów i mezonów.

Era leptonów(cząsteczki światła wchodzące w interakcję elektromagnetyczną). Czas trwania ery wynosi 10 s, temperatura wynosi 10 10 stopni Kelvina, a gęstość wynosi 10 4 g/cm3. Główną rolę odgrywają cząstki lekkie, które biorą udział w reakcjach pomiędzy protonami i neutronami.

Era fotonu. Czas trwania 1 milion lat. Większa część masy – energia Wszechświata – pochodzi z fotonów. Pod koniec ery temperatura spada z 10,10 do 3000 stopni Kelvina, a gęstość - z 10,4 g/cm 3 do 1021 g/cm 3. Główną rolę odgrywa promieniowanie, które pod koniec ery zostaje oddzielone od materii.

Era gwiazd następuje 1 milion lat po narodzinach Wszechświata. W epoce gwiazdowej rozpoczyna się proces powstawania protogwiazd i protogalaktyk.

Następnie rozwija się wspaniały obraz powstawania struktury metagalaktyki.

Inną hipotezą jest inflacyjny model Wszechświata, który uwzględnia stworzenie Wszechświata. Idea stworzenia jest związana z kosmologia kwantowa. Model ten opisuje ewolucję Wszechświata począwszy od momentu 10 -45 s po rozpoczęciu ekspansji.

Zgodnie z tą hipotezą ewolucja kosmiczna we wczesnym Wszechświecie przebiega przez kilka etapów. Początek wszechświata jest definiowany przez fizyków teoretyków jako stan supergrawitacji kwantowej o promieniu Wszechświata 10 -50 cm(dla porównania: wielkość atomu określa się na 10 -8 cm, a wielkość jądro atomowe 10-13 cm). Główne wydarzenia we wczesnym Wszechświecie miały miejsce w pomijalnie krótkim czasie od 10-45 s do 10-30 s.

Etap inflacji. W wyniku skoku kwantowego Wszechświat przeszedł w stan wzbudzonej próżni i przy braku materii i intensywnego promieniowania rozszerzony zgodnie z prawem wykładniczym. W tym okresie powstała przestrzeń i czas samego Wszechświata. W okresie fazy inflacyjnej trwającej 10 -34 s Wszechświat rozrósł się z niewyobrażalnie małych rozmiarów kwantowych (10 -33) do niewyobrażalnie dużych (10 1000000) cm, czyli o wiele rzędów wielkości większych od rozmiarów obserwowalnego Wszechświata - 10 28 cm Przez cały ten początkowy okres we Wszechświecie nie było materii, żadnego promieniowania.

Przejście z etapu inflacyjnego do etapu fotonowego. Stan fałszywej próżni rozpadł się, uwolniona energia poszła na narodziny ciężkich cząstek i antycząstek, które po anihilacji dały potężny błysk promieniowania (światła) oświetlającego przestrzeń.

Etap oddzielenia materii od promieniowania: substancja pozostała po anihilacji stała się przezroczysta dla promieniowania, kontakt substancji z promieniowaniem zniknął. Promieniowanie oddzielone od materii stanowi nowoczesność reliktowe tło jest zjawiskiem resztkowym początkowego promieniowania, które powstało po eksplozji na początku formowania się Wszechświata. W dalszy rozwój Wszechświat zmierzał w kierunku od najprostszego stanu jednorodnego do tworzenia coraz większej liczby złożone struktury– atomy (początkowo atomy wodoru), galaktyki, gwiazdy, planety, synteza pierwiastków ciężkich w trzewiach gwiazd, w tym niezbędnych do powstania życia, powstania życia i jako zwieńczenia stworzenia człowieka.

Różnica pomiędzy etapami ewolucji Wszechświata w modelu inflacyjnym i modelu Wielkiego Wybuchu Dotyczy to tylko początkowego etapu trwającego około 10–30 s, wówczas nie ma zasadniczych różnic między tymi modelami. Różnice w wyjaśnianiu mechanizmów ewolucji kosmicznej związane z postawami ideologicznymi .

Pierwszym był problem początku i końca istnienia Wszechświata, którego rozpoznanie zaprzeczało materialistycznym twierdzeniom o wieczności, niestworzeniu i niezniszczalności itp. czasu i przestrzeni.

W 1965 roku amerykańscy fizycy teoretyczni Penrose i S. Hawking udowodnili twierdzenie, zgodnie z którym w każdym modelu Wszechświata z ekspansją koniecznie musi istnieć osobliwość - przerwa w liniach czasu w przeszłości, co można rozumieć jako początek czasu . To samo tyczy się sytuacji, gdy rozszerzanie zastąpione zostanie kompresją – wówczas nastąpi przerwa w liniach czasu w przyszłości – koniec czasu. Co więcej, moment, w którym rozpoczęła się kompresja, jest interpretowany jako koniec czasu - Wielki Drenaż, do którego wpływają nie tylko galaktyki, ale także „wydarzenia” całej przeszłości Wszechświata.

Drugi problem wiąże się ze stworzeniem świata z niczego. A.A. Friedman wyprowadza matematycznie moment rozpoczęcia ekspansji przestrzeni o zerowej objętości, a w wydanej w 1923 roku popularnej książce „Świat jako przestrzeń i czas” mówi o możliwości „stworzenia świata z niczego”. ” Próbę rozwiązania problemu powstania wszystkiego z niczego podjął w latach 80. amerykański fizyk A. Gut i Fizyk radziecki A. Linde. Energia Wszechświata, która jest zachowana, została podzielona na części grawitacyjne i niegrawitacyjne, mając różne znaki. A wtedy całkowita energia Wszechświata będzie równa zeru.

Największa trudność dla naukowców pojawia się w wyjaśnieniu przyczyn kosmicznej ewolucji. Istnieją dwie główne koncepcje wyjaśniające ewolucję Wszechświata: koncepcja samoorganizacji i koncepcja kreacjonizmu.

Dla koncepcji samoorganizacji materialny Wszechświat jest jedyną rzeczywistością i poza nim nie istnieje żadna inna rzeczywistość. W tym przypadku ewolucję opisuje się następująco: następuje spontaniczne uporządkowanie systemów w kierunku tworzenia coraz bardziej złożonych struktur. Dynamiczny chaos tworzy porządek. Kosmiczna ewolucja nie ma celu.

W ramach koncepcji kreacjonizmu, czyli stworzenia, ewolucja Wszechświata wiąże się z realizacją programu zdeterminowanego przez rzeczywistość więcej wysoki porządek niż świat materialny. Zwolennicy kreacjonizmu zwracają uwagę na istnienie ukierunkowanego rozwoju od systemów prostych do bardziej złożonych i informacyjnochłonnych, podczas których stworzono warunki do powstania życia i człowieka. Istnienie Wszechświata, w którym żyjemy, zależy od wartości liczbowych podstawowych stałych fizycznych - Stała Plancka, stała grawitacja itp. Wartości liczbowe Stałe te określają główne cechy Wszechświata, rozmiary atomów, planet, gwiazd, gęstość materii i czas życia Wszechświata. Z tego wnioskuje się, że struktura fizyczna Wszechświat jest zaprogramowany i ukierunkowany na pojawienie się życia. Ostateczny cel ewolucja kosmiczna - pojawienie się człowieka we Wszechświecie zgodnie z planami Stwórcy.

Kolejnym nierozwiązanym problemem są przyszłe losy Wszechświata. Czy będzie się on rozszerzał w nieskończoność, czy też po pewnym czasie proces ten ulegnie odwróceniu i rozpocznie się etap kompresji? Wyboru pomiędzy tymi scenariuszami można dokonać, jeśli istnieją dane dotyczące całkowitej masy materii we Wszechświecie (lub jej średniej gęstości), które nie są jeszcze wystarczające.

Jeśli gęstość energii we Wszechświecie jest niska, wówczas będzie się ona rozszerzać w nieskończoność i stopniowo ochładzać. Jeśli gęstość energii jest większa niż pewna Krytyczna wartość, wówczas etap rozprężania zostanie zastąpiony etapem sprężania. Wszechświat skurczy się i nagrzeje.

Model inflacji przewidział, że gęstość energii powinna być krytyczna. Jednak obserwacje astrofizyczne przeprowadzone przed 1998 rokiem wykazały, że gęstość energii wynosiła około 30% wartości krytycznej. Ale odkrycia ostatnich dziesięcioleci umożliwiły „znalezienie” brakującej energii. Udowodniono, że próżnia ma energię dodatnią (tzw ciemna energia) i jest równomiernie rozłożony w przestrzeni (co po raz kolejny dowodzi, że w próżni nie ma „niewidzialnych” cząstek).

Obecnie możliwości odpowiedzi na pytanie o przyszłość Wszechświata jest znacznie więcej i w dużym stopniu zależą one od tego, która teoria wyjaśniająca ukrytą energię jest poprawna. Ale możemy jednoznacznie powiedzieć, że nasi potomkowie zobaczą świat zupełnie inny niż ty i ja.

Istnieją bardzo uzasadnione podejrzenia, że ​​oprócz obiektów, które widzimy we Wszechświecie, istnieją również duża ilość ukryta, ale też posiadająca masę, a ta „ciemna masa” może być 10 lub więcej razy większa od widocznej.

Krótko mówiąc, w tej formie można przedstawić charakterystykę Wszechświata.

Krótki życiorys Wszechświat

Wiek: 13,7 miliardów lat

Rozmiar obserwowalnej części Wszechświata:

13,7 miliardów lat świetlnych, około 10 28 cm

Średnia gęstość materii: 10 -29 g/cm 3

Waga: ponad 10 50 ton

Waga urodzeniowa:

zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu – nieskończone

zgodnie z teorią inflacji - mniej niż miligram

Temperatura Wszechświata:

w momencie wybuchu – 10 27 K

nowoczesny – 2,7 tys

7. WNIOSKI

Zbierając informacje na temat promieniowania kosmicznego i jego wpływu na środowisko, nabrałem przekonania, że ​​wszystko na świecie jest ze sobą powiązane, wszystko płynie i zmienia się, a my nieustannie odczuwamy echa odległej przeszłości, począwszy od powstania Wszechświata.

Cząsteczki, które dotarły do ​​nas z innych galaktyk, niosą ze sobą informacje o odległych światach. Ci „kosmiczni kosmici” są w stanie wywrzeć znaczący wpływ na przyrodę i procesy biologiczne zachodzące na naszej planecie.

W kosmosie wszystko jest inne: Ziemia i niebo, zachody i wschody słońca, temperatura i ciśnienie, prędkości i odległości. Wiele z nich wydaje się nam niezrozumiałych.

Kosmos nie jest jeszcze naszym przyjacielem. Konfrontuje się z człowiekiem jako obcą i wrogą siłą, a każdy astronauta wchodząc na orbitę musi być gotowy na walkę z nią. Jest to bardzo trudne i nie zawsze człowiek wychodzi z tego zwycięsko. Ale im droższe jest zwycięstwo, tym jest ono cenniejsze.

Wpływ przestrzeni kosmicznej jest dość trudny do oszacowania, z jednej strony doprowadził do powstania życia i ostatecznie stworzył samego człowieka, z drugiej zaś strony zmuszeni jesteśmy się przed nim bronić. W tej sytuacji oczywiście konieczne jest znalezienie kompromisu i staranie się nie zburzyć kruchej równowagi, jaka obecnie istnieje.

Jurij Gagarin, widząc po raz pierwszy Ziemię z kosmosu, wykrzyknął: „Jaka ona jest mała!” Musimy pamiętać o tych słowach i z całych sił dbać o naszą planetę. W końcu w kosmos możemy dostać się tylko z Ziemi.

8. BIBLIOGRAFIA.

1. Buldakov L.A., Kalistratova V.S. Promieniowanie radioaktywne i zdrowie, 2003.

2. Lewitan E.P. Astronomia. – M.: Edukacja, 1994.

3. Parker Yu Jak chronić podróżników kosmicznych. // W świecie nauki. - 2006, nr 6.

4. Prigozhin I.N. Przeszłość i przyszłość Wszechświata. – M.: Wiedza, 1986.

5. Hawking S. Krótka historia czasu od Wielkiego Wybuchu do czarnych dziur. – Petersburg: Amfora, 2001.

6. Encyklopedia dla dzieci. Kosmonautyka. – M.: „Avanta+”, 2004.

7. http://www. rol. ru/ news/ misc/ spacenews/ 00/12/25. htm

8. http://www. grani. ru/Społeczeństwo/Nauka/m. 67908.html

Rosyjski filozof N.F. Fiodorow (1828 - 1903) jako pierwszy oświadczył, że droga do eksploracji całej przestrzeni kosmicznej stoi przed ludźmi jako strategiczna ścieżka rozwoju ludzkości. Zwrócił uwagę, że tylko tak rozległy obszar jest w stanie przyciągnąć do siebie całą energię duchową, wszystkie siły ludzkości, które marnują się na wzajemne tarcia lub marnują na drobnostki. ... Jego pomysł na reorientację przemysłu i przemysłu potencjał naukowy kompleks wojskowo-przemysłowy do badań i rozwoju przestrzeni kosmicznej, w tym głębokiej przestrzeni kosmicznej, może radykalnie zmniejszyć zagrożenie militarne na świecie. Aby tak się stało w praktyce, musi najpierw zaistnieć w głowach ludzi, którzy w ogóle podejmują globalne decyzje. ...

Na drodze do eksploracji kosmosu pojawiają się różne trudności. Główną przeszkodą rzekomo wysuwającą się na pierwszy plan jest problem promieniowania, oto lista publikacji na ten temat:

29.01.2004, gazeta „Trud”, „Napromieniowanie na orbicie”;
("A oto smutne statystyki. Spośród 98 naszych kosmonautów, którzy polecieli, osiemnastu już nie żyje, czyli co piąty. Spośród nich czterech zginęło po powrocie na Ziemię, a Gagarin w katastrofie lotniczej. Czterech zmarło na raka (Anatolij Lewczenko miał 47 lat, Władimir Wasiutin – 50...).")

2. W ciągu 254 dni lotu łazika Curiosity na Marsa dawka promieniowania wyniosła ponad 1 Sv, tj. średnio ponad 4 mSv/dzień.

3. Kiedy astronauci latają po Ziemi, dawka promieniowania waha się od 0,3 do 0,8 mSv/dzień ()

4. Od czasu odkrycia promieniowania, jego badań naukowych i praktycznego rozwoju masowego przez przemysł, zgromadzono ogromną ilość, w tym wpływ promieniowania na organizm ludzki.
Aby powiązać chorobę astronauty z narażeniem na promieniowanie kosmiczne, należy porównać częstość występowania astronautów, którzy polecieli w kosmos, z częstością występowania astronautów z grupy kontrolnej, którzy nie byli w kosmosie.

5. Kosmiczna encyklopedia internetowa www.astronaut.ru zawiera wszystkie informacje na temat kosmonautów, astronautów i taikonautów, którzy polecieli w kosmos, a także kandydatów wybranych do lotów, ale którzy nie polecieli w kosmos.
Korzystając z tych danych, sporządziłem tabelę zbiorczą dla ZSRR/Rosji z najazdami osobistymi, datami urodzenia i śmierci, przyczynami śmierci itp.
Podsumowanie danych przedstawiono w tabeli:

	W bazie danych przestrzeń encyklopedie, Człowiek	Oni żyją Człowiek	Zmarł ze wszystkich powodów Człowiek	Zmarł od raka, Człowiek
Polecieliśmy w kosmos	116 , z nich 28 - z czasem lotu do 15 dni, 45 - z czasem lotu od 16 do 200 dni, 43 - z czasem lotu od 201 do 802 dni	87 (średni wiek - 61 lat) z nich 61 emerytowany	29 (25%) średni wiek - 61 lat	7 (6%), z nich 3 - z czasem lotu 1-2 dni, 3 - z czasem lotu 16-81 dni 1 - z 269 dniami lotu
Nie poleciał w kosmos	158	101 (średni wiek - 63 lata) z nich 88 emerytowany	57 (36%) średni wiek - 59 lat	11 (7%)

Nie ma znaczących i oczywistych różnic pomiędzy grupą ludzi, którzy polecieli w kosmos a Grupa kontrolna niewykryty.
Spośród 116 osób w ZSRR/Rosji, które przynajmniej raz poleciały w kosmos, 67 osób miało indywidualny czas lotu kosmicznego przekraczający 100 dni (maksymalnie 803 dni), 3 z nich zmarły w wieku 64, 68 i 69 lat. Jeden ze zmarłych miał nowotwór. Pozostali żyją według stanu na listopad 2013 r., w tym 20 kosmonautów z maksymalnym czasem lotu (od 382 do 802 dni) w dawkach (210 - 440 mSv) ze średnią dzienną dawką 0,55 mSv. Potwierdza to bezpieczeństwo radiacyjne długoterminowych lotów kosmicznych.

6. Istnieje również wiele innych danych na temat stanu zdrowia osób, które otrzymały zwiększone dawki narażenie na promieniowanie w latach tworzenia przemysłu nuklearnego w ZSRR. I tak „w PA Mayak”: „W latach 1950-1952. dawki promieniowania gamma zewnętrznego (promieniowanie w pobliżu urządzeń technologicznych osiągały 15-180 mR/h. Dawki roczne promieniowania zewnętrznego dla 600 obserwowanych pracowników zakładu wynosiły 1,4-1,9 Sv/rok. W niektórych przypadkach maksymalne roczne dawki promieniowania zewnętrznego sięgały 7- 8 Sv/rok...
Spośród 2300 pracowników, którzy cierpieli na przewlekłą chorobę popromienną, po 40–50 latach obserwacji, 1200 osób przeżyło przy średniej dawce całkowitej wynoszącej 2,6 Gy w średnim wieku 75 lat. A na 1100 zgonów (średnia dawka 3,1 Gy) zauważalny był wzrost udziału nowotworów złośliwych w strukturze przyczyn zgonów, ale ich średni wiek wyniósł 65 lat.
„Problemy dziedzictwa nuklearnego i sposoby ich rozwiązywania.” — Pod redakcją generalną E.V. Evstratova, A.M. Agapowa, N.P. Laverova, Los Angeles Bolszowa, I.I. Ling. — 2012 — 356 s. - T1. (pobierać)

7. „...szeroko zakrojone badania obejmujące około 100 000 ocalałych z bombardowań atomowych w Hiroszimie i Nagasaki w 1945 r. wykazały, że rak jest jak dotąd jedyną przyczyną zwiększonej śmiertelności w tej grupie populacji.
„Jednak jednocześnie rozwój nowotworu pod wpływem promieniowania nie jest specyficzny, może być również spowodowany innymi czynnikami naturalnymi lub spowodowanymi przez człowieka (palenie tytoniu, zanieczyszczenie powietrza, wody, produkty zawierające chemikalia itp.) . Promieniowanie zwiększa tylko ryzyko, które istnieje bez niego. Na przykład rosyjscy lekarze uważają, że udział złego odżywiania w rozwoju raka wynosi 35%, a palenie - 31%. A udział promieniowania, nawet przy poważnym narażeniu, nie przekracza 10%.”()


(źródło: „Likwidatorzy. Radiologiczne konsekwencje Czarnobyla”, W. Iwanow, Moskwa, 2010 (pobierz)

8. „We współczesnej medycynie radioterapia jest jedną z trzech kluczowych metod leczenia nowotworów (pozostałe dwie to chemioterapia i tradycyjna chirurgia). Jednocześnie, biorąc pod uwagę nasilenie skutków ubocznych, radioterapia jest znacznie łatwiej tolerowana. W szczególnie ciężkich przypadkach pacjenci mogą otrzymać bardzo dużą dawkę całkowitą – aż do 6 grejów (mimo że dawka około 7-8 grejów jest śmiertelna!). Ale nawet przy tak dużej dawce, gdy pacjent wraca do zdrowia, często wraca do siebie pełne życie zdrowa osoba- nawet dzieci urodzone przez byłych pacjentów klinik radioterapii nie wykazują żadnych objawów wrodzonych wad genetycznych związanych z promieniowaniem.
Jeśli dokładnie rozważysz i zważysz fakty, wówczas takie zjawisko jak radiofobia - irracjonalny lęk w obliczu promieniowania i wszystkiego, co z nim związane, staje się to całkowicie nielogiczne. Rzeczywiście: ludzie wierzą, że stało się coś strasznego, gdy wyświetlacz dozymetru pokazuje co najmniej dwukrotnie większe tło niż naturalne - a jednocześnie chętnie sięgają po źródła radonu, aby poprawić swoje zdrowie, gdzie tło może być dziesięciokrotnie lub więcej wyższe . Duże dawki promieniowania jonizującego leczą pacjentów ze śmiertelnymi chorobami – a jednocześnie osoba, która przypadkowo wpadnie w pole promieniowania, wyraźnie przypisuje pogorszenie swojego stanu zdrowia (o ile w ogóle takie pogorszenie nastąpi) skutkom promieniowania.” („Promieniowanie w medycynie”, Yu.S. Koryakovsky, A.A. Akatov, Moskwa, 2009)
Statystyki umieralności pokazują, że co trzecia osoba w Europie umiera z powodu tej choroby różnego rodzaju choroby nowotworowe.
Jedną z głównych metod leczenia nowotworów złośliwych jest radioterapia, która jest konieczna u około 70% chorych na nowotwory, podczas gdy w Rosji otrzymuje ją jedynie około 25% potrzebujących. ()

Na podstawie wszystkich zgromadzonych danych możemy śmiało stwierdzić: problem promieniowania podczas eksploracji kosmosu jest mocno przesadzony, a droga do eksploracji kosmosu stoi przed ludzkością otwarta.

P.S. Artykuł ukazał się w magazyn profesjonalny„Atomowa strategia”, a wcześniej na stronie internetowej magazynu, została oceniona przez szereg specjalistów. Oto najbardziej pouczający komentarz, jaki tam otrzymano: „ Co to jest promieniowanie kosmiczne. To jest promieniowanie słoneczne + galaktyczne. Słoneczna jest wielokrotnie intensywniejsza niż galaktyczna, zwłaszcza podczas aktywności słonecznej. To właśnie określa dawkę główną. Jego składnikiem i składem energetycznym są protony (90%), a reszta jest mniej istotna (elektr., gamma,...). Energia głównej frakcji protonów waha się od keV do 80-90 MeV. (Istnieje również ogon o wysokiej energii, ale jest to już ułamek procenta.) Zasięg protonu o energii 80 MeV wynosi ~7 (g/cm^2), czyli około 2,5 cm aluminium. Te. w ścianie statku kosmicznego o grubości 2,5-3 cm są one całkowicie pochłaniane. Chociaż protony powstają w reakcje jądrowe aluminium wytwarza neutrony, ale wydajność wytwarzania jest niska. Zatem moc dawki za poszyciem statku jest dość wysoka (ponieważ współczynnik konwersji dawki strumienia dla protonów o wskazanych energiach jest bardzo duży). A wewnątrz poziom jest całkiem akceptowalny, choć wyższy niż na Ziemi. Wnikliwy i skrupulatny czytelnik od razu zapyta sarkastycznie – A co w samolocie? Przecież moc dawki jest tam znacznie wyższa niż na Ziemi. Odpowiedź jest prawidłowa. Wyjaśnienie jest proste. Wysokoenergetyczne protony i jądra słoneczne i galaktyczne oddziałują z jądrami atmosfery (reakcje wielokrotnego wytwarzania hadronów), powodując kaskadę hadronów (prysznic). Dlatego rozkład wysokościowy gęstości strumienia cząstek jonizujących w atmosferze ma maksimum. Podobnie jest z deszczem elektronowo-fotonowym. Powstają i gasną w atmosferze prysznice hadronowe i e-g. Grubość atmosfery wynosi ~80-100 g/cm^2 (co odpowiada 200 cm betonu lub 50 cm żelaza). A w wyściółce nie ma wystarczającej ilości substancji, aby utworzyć dobry prysznic. Stąd oczywisty paradoks – im grubsza ochrona statku, tym większa moc dawki wewnątrz. Dlatego cienka ochrona jest lepsza niż gruba. Ale! Wymagana jest ochrona 2-3 cm (zmniejsza dawkę protonów o rząd wielkości). A teraz liczby. Na Marsie dozymetr Curiosity zgromadził około 1 Sv w ciągu prawie roku. Powodem zastosowania dość dużej dawki był fakt, że dozymetr nie posiadał wspomnianej cienkiej osłony ochronnej. Ale czy 1 Sv to dużo czy mało? Czy to śmiertelne? Kilku moich znajomych, likwidatorów, zyskało po około 100 R (oczywiście w gamma, a w przeliczeniu na hadrony około 1 Sv). Czują się lepiej niż ty i ja. Nie wyłączone. Oficjalne podejście zgodnie z dokumentami regulacyjnymi. - Za zgodą organy terytorialne państwowego nadzoru sanitarnego, można otrzymać planowaną dawkę 0,2 Sv w ciągu roku. (To znaczy porównywalne z 1 Sv). A przewidywany poziom promieniowania wymagający pilnej interwencji to 1 Gy dla całego ciała (jest to dawka pochłonięta, w przybliżeniu równa 1 Sv w dawce równoważnej). A dla płuc - 6 Gy. Te. dla tych, którzy otrzymali dawkę na całe ciało mniejszą niż 1 Sv i nie jest wymagana żadna interwencja. Więc to nie jest takie straszne. Ale oczywiście lepiej nie otrzymywać takich dawek. "

Komiks o tym, jak naukowcy będą badać Marsa w walce z promieniowaniem kosmicznym.

Analizuje kilka kierunków przyszłych badań nad ochroną astronautów przed promieniowaniem, w tym terapię lekową, inżynierię genetyczną i technologię hibernacji. Autorzy zauważają również, że promieniowanie i starzenie się zabijają organizm w podobny sposób i sugerują, że sposoby zwalczania jednego z nich mogą również działać przeciwko drugiemu. Artykuł z mottem bojowym w tytule: Viva la radioresistance! („Niech żyje odporność na promieniowanie!”) opublikowano w magazynie Oncotarget.

„Renesans eksploracji kosmosu prawdopodobnie doprowadzi do pierwszych misji człowieka na Marsa i w przestrzeń kosmiczną. Aby jednak przetrwać w warunkach zwiększonego promieniowania kosmicznego, ludzie będą musieli stać się na nie bardziej odporni czynniki zewnętrzne. W tym artykule proponujemy metodologię osiągnięcia zwiększonej odporności na promieniowanie, odporności na stres i odporności na starzenie. Podczas pracy nad strategią zgromadziliśmy czołowych naukowców z Rosji, a także z NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej, Kanadyjskiego Centrum Promieniowania i ponad 25 innych ośrodków na całym świecie. Technologie radioodporności będą również przydatne na Ziemi, zwłaszcza jeśli „efektem ubocznym” będzie zdrowa długowieczność” – komentuje Alexander Zhavoronkov, profesor nadzwyczajny w MIPT.

. " alt="Upewnimy się, że promieniowanie nie przeszkodzi ludzkości w podboju kosmosu i kolonizacji Marsa. Dzięki naukowcom polecimy na Czerwoną Planetę i zorganizujemy tam dyskotekę i grilla . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}

Zadbamy o to, aby promieniowanie nie przeszkodziło ludzkości w podboju kosmosu i kolonizacji Marsa. Dzięki naukowcom polecimy na Czerwoną Planetę i zorganizujemy tam dyskotekę oraz grilla .

Przestrzeń kontra człowiek

"W skala kosmiczna nasza planeta to tylko mały statek, dobrze chroniony przed promieniowaniem kosmicznym. Ziemskie pole magnetyczne odchyla naładowane cząstki słoneczne i galaktyczne, znacznie zmniejszając w ten sposób poziom promieniowania na powierzchni planety. Podczas długodystansowych lotów kosmicznych i kolonizacji planet o bardzo słabych polach magnetycznych (np. Marsa) takiej ochrony nie będzie, a astronauci i koloniści będą stale narażeni na działanie strumieni naładowanych cząstek o ogromnej energii. Tak naprawdę kosmiczna przyszłość ludzkości zależy od tego, jak pokonamy ten problem” – mówi Andreyan Osipov, kierownik katedry radiobiologii eksperymentalnej i medycyny radiacyjnej Federalnego Centrum Medyczno-Bifizycznego im. A. I. Burnazyana, profesora Rosyjskiej Akademii Nauk, pracownik Laboratorium Rozwoju Leków Innowacyjnych MIPT.

Człowiek jest bezbronny wobec niebezpieczeństw kosmicznych: promieniowania słonecznego, galaktycznych promieni kosmicznych, pól magnetycznych, radioaktywnego środowiska Marsa, pas radiacyjny Ziemia, mikrograwitacja (nieważkość).

Ludzkość poważnie postawiła sobie za cel kolonizację Marsa – SpaceX obiecuje dostarczyć ludzi na Czerwoną Planetę już w 2024 roku, ale niektóre istotne problemy nadal nie zostały rozwiązane. Zatem jednym z głównych zagrożeń dla zdrowia astronautów jest promieniowanie kosmiczne. Promieniowanie jonizujące uszkadza cząsteczki biologiczne, w szczególności DNA, co prowadzi do różnych zaburzeń: system nerwowy, układ sercowo-naczyniowy i przede wszystkim nowotwory. Naukowcy proponują połączenie sił i wykorzystanie najnowsze osiągnięcia biotechnologia, zwiększyć odporność człowieka na promieniowanie, aby mógł podbić ogrom głębokiego kosmosu i skolonizować inne planety.

Obrona ludzka

Organizm ma sposoby, aby chronić się przed uszkodzeniami DNA i je naprawiać. Nasze DNA jest stale narażone na naturalne promieniowanie, a także formy aktywne tlen (ROS), który powstaje podczas normalnego oddychania komórkowego. Ale kiedy DNA zostanie naprawione, szczególnie w przypadku poważnych uszkodzeń, mogą wystąpić błędy. Nagromadzenie uszkodzeń DNA jest uważane za jedną z głównych przyczyn starzenia się, zatem promieniowanie i starzenie się są podobnymi wrogami ludzkości. Komórki potrafią jednak przystosować się do promieniowania. Wykazano, że niewielka dawka promieniowania może nie tylko nie zaszkodzić, ale także przygotować komórki na działanie wyższych dawek. Obecnie międzynarodowe standardy ochrony przed promieniowaniem nie uwzględniają tego. Najnowsze badania sugerują, że istnieje pewien próg promieniowania, poniżej którego obowiązuje zasada „ciężki w szkoleniu, łatwy w walce”. Autorzy artykułu uważają, że aby wprowadzić je do użytku, konieczne jest zbadanie mechanizmów adaptacji radiowej.

Sposoby zwiększania radioodporności: 1) terapia genowa, multipleksowa inżynieria genetyczna, ewolucja eksperymentalna; 2) biobankowanie, technologie regeneracyjne, inżynieria tkanek i narządów, indukowana odnowa komórkowa, terapia komórkowa; 3) radioprotektory, geroprotektory, przeciwutleniacze; 4) hibernacja; 5) deuterowany składniki organiczne; 6) selekcja medyczna osób promieniotwórczych.

Kierownik Laboratorium Genetyki Długości Życia i Starzenia się w MIPT, członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk, doktor nauk biologicznych Aleksiej Moskalew wyjaśnia: „Nasze długoterminowe badania nad wpływem małych dawek promieniowanie jonizujące na temat długości życia modelowych zwierząt wykazały, że niewielkie szkodliwe skutki mogą stymulować własne systemy ochronne komórki i organizm (naprawa DNA, białka szoku cieplnego, usuwanie komórek nieżywotnych, odporność wrodzona). Jednak w kosmosie ludzie zetkną się z większym i bardziej niebezpiecznym zakresem dawek promieniowania. Zgromadziliśmy dużą bazę danych geroprotektorów. Zdobyta wiedza sugeruje, że wiele z nich funkcjonuje zgodnie z mechanizmem aktywacji możliwości rezerwowe, zwiększając odporność na stres. Jest prawdopodobne, że taka stymulacja pomoże przyszłym kolonizatorom przestrzeni kosmicznej.”

Inżynieria astronautów

Co więcej, odporność na promieniowanie jest różna u poszczególnych osób: niektórzy są bardziej odporni na promieniowanie, inni mniej. Selekcja medyczna osób opornych na promieniowanie polega na pobraniu próbek komórek od potencjalnych kandydatów i kompleksowej analizie radioadaptacji tych komórek. Ci, którzy są najbardziej odporni na promieniowanie, polecą w kosmos. Ponadto możliwe jest prowadzenie badań obejmujących cały genom ludzi żyjących na obszarach o wysokim poziomie promieniowanie tła lub tych, którzy spotykają się z nim zawodowo. Różnice genomowe u osób mniej podatnych na raka i inne choroby związane z promieniowaniem można w przyszłości wyizolować i „wszczepić” astronautom przy użyciu nowoczesnych metod Inżynieria genetyczna, takie jak edycja genomu.

Istnieje kilka opcji, w przypadku których należy wprowadzić geny w celu zwiększenia oporności na promieniowanie. Po pierwsze, geny przeciwutleniające pomogą chronić komórki przed reaktywnymi formami tlenu wytwarzanymi przez promieniowanie. Kilka grup eksperymentalnych z sukcesem próbowało już zmniejszyć wrażliwość na promieniowanie za pomocą takich transgenów. Jednak ta metoda nie uchroni Cię przed bezpośrednim narażeniem na promieniowanie, a jedynie przed narażeniem pośrednim.

Można wprowadzić geny białek odpowiedzialnych za naprawę DNA. Takie eksperymenty już przeprowadzono – niektóre geny naprawdę pomogły, a inne doprowadziły do ​​zwiększonej niestabilności genomu, więc obszar ten czeka na nowe badania.

Bardziej obiecującą metodą jest zastosowanie transgenów radioprotekcyjnych. Wiele organizmów (takich jak niesporczaki) tak ma wysoki stopień radioooporności i jeśli dowiemy się, jakie geny i mechanizmy molekularne za nią stoją, będzie można je przełożyć na organizm człowieka za pomocą terapii genowej. Aby zabić 50% niesporczaków, potrzebna jest dawka promieniowania 1000 razy większa niż śmiertelna dla człowieka. Niedawno odkryto białko, które uważa się za jeden z czynników warunkujących taką wytrzymałość – tzw. supresor uszkodzeń Dsup. W eksperymencie na ludzkiej linii komórkowej okazało się, że wprowadzenie genu Dsup zmniejsza uszkodzenia o 40%. To sprawia, że ​​gen jest obiecującym kandydatem do ochrony ludzi przed promieniowaniem.

Apteczka pierwszej pomocy wojownika

Leki zwiększające obronę organizmu przed promieniowaniem nazywane są „radioprotektorami”. Do chwili obecnej istnieje tylko jeden radioprotektor zatwierdzony przez FDA. Ale główne szlaki sygnalizacyjne w komórkach biorących udział w procesach patologii starczych są również zaangażowane w reakcje na promieniowanie. Na tej podstawie geroprotektory – leki zmniejszające tempo starzenia i wydłużające oczekiwaną długość życia – mogą również służyć jako radioprotektory. Według baz danych Geroprotectors.org i DrugAge istnieje ponad 400 potencjalnych geroprotektorów. Autorzy uważają, że przydatny będzie przegląd istniejących leków pod kątem właściwości gero- i radioprotekcyjnych.

Ponieważ promieniowanie jonizujące działa również poprzez reaktywne formy tlenu, absorbery redoks, czyli, mówiąc prościej, przeciwutleniacze, takie jak glutation, NAD i jego prekursor NMN, mogą pomóc w radzeniu sobie z promieniowaniem. Wygląda na to, że ci ostatni grają ważna rola w odpowiedzi na uszkodzenia DNA i dlatego cieszą się dużym zainteresowaniem z punktu widzenia ochrony przed promieniowaniem i starzeniem.

Hipernacja w stanie hibernacji

Wkrótce po wystrzeleniu pierwszych lotów kosmicznych czołowy konstruktor radziecki program kosmiczny Siergiej Korolew rozpoczął prace nad ambitnym projektem załogowego lotu na Marsa. Jego pomysł polegał na wprowadzeniu załogi w stan hibernacji podczas długich podróży kosmicznych. Podczas hibernacji wszystkie procesy zachodzące w organizmie ulegają spowolnieniu. Eksperymenty na zwierzętach pokazują, że w tym stanie zwiększa się odporność na czynniki ekstremalne: obniżoną temperaturę, dawki śmiertelne promieniowanie, przeciążenia i tak dalej. W ZSRR projekt Mars został zamknięty po śmierci Siergieja Korolowa. Obecnie Europejska Agencja Kosmiczna pracuje nad projektem Aurora dotyczącym lotów na Marsa i Księżyc, który uwzględnia opcję hibernacji astronautów. ESA uważa, że ​​hibernacja zapewni większe bezpieczeństwo podczas długotrwałych, zautomatyzowanych lotów. Jeśli mówimy o przyszłej kolonizacji kosmosu, to łatwiej jest przetransportować i chronić przed promieniowaniem bank kriokonserwowanych komórek rozrodczych, niż populację „gotowych” ludzi. Ale z pewnością nie stanie się to w najbliższej przyszłości i być może do tego czasu metody ochrony radiologicznej zostaną rozwinięte na tyle, że ludzie nie będą bać się kosmosu.

Ciężka artyleria

Wszystko związki organiczne zawierają wiązania węgiel-wodór (C-H). Jednakże możliwa jest synteza związków zawierających deuter zamiast wodoru, cięższego analogu wodoru. Z powodu większa masa wiązania z deuterem są trudniejsze do rozerwania. Organizm jest jednak przystosowany do pracy z wodorem, więc jeśli zastąpimy zbyt dużo wodoru deuterem, może to prowadzić do złych konsekwencji. Wykazano na różnych organizmach, że dodatek wody deuterowanej wydłuża życie i ma działanie przeciwnowotworowe, jednak powyżej 20% wody deuterowanej w diecie zaczyna mieć efekt toksyczny. Autorzy artykułu uważają, że należy przeprowadzić badania przedkliniczne i poszukiwać progu bezpieczeństwa.

Ciekawą alternatywą jest zastąpienie nie wodoru, lecz węgla cięższym analogiem. 13 C jest tylko o 8% cięższy od 12 C, natomiast deuter jest o 100% cięższy od wodoru - takie zmiany będą mniej krytyczne dla organizmu. Jednak ta metoda nie chroni przed zerwaniem wiązań N-H i OH, które spajają zasady DNA. Ponadto produkcja 13 C jest obecnie bardzo droga. Jeśli jednak uda się obniżyć koszty produkcji, zastąpienie węgla mogłoby zapewnić dodatkową ochronę człowieka przed promieniowaniem kosmicznym.

"Problem bezpieczeństwo radiacyjne Uczestnicy misje kosmiczne bardzo należy do klasy złożone problemy, których nie da się rozwiązać w jednym ośrodek naukowy lub nawet cały kraj. Z tego powodu postanowiliśmy zgromadzić specjalistów z wiodących ośrodków w Rosji i na całym świecie, aby poznać i utrwalić ich wizję sposobów rozwiązania tego problemu. W szczególności wśród rosyjskich autorów artykułu znajdują się naukowcy z FMBC im. A.I. Burnazyan, Instytut Problemów Biomedycznych Rosyjskiej Akademii Nauk, MIPT i inne instytucje o światowej sławie. Podczas prac nad projektem wielu jego uczestników spotkało się po raz pierwszy i teraz planuje kontynuować rozpoczęte wspólne badania” – podsumowuje koordynator projektu Ivan Ozerov, radiobiolog, kierownik grupy ds. analizy komórkowych szlaków sygnałowych w startupie Skołkowo Insilico.

Projektantka Elena Khavina, służba prasowa MIPT

Poniższy tekst należy traktować jako osobistą opinię autora. NIE informacje niejawne(ani dostępu do niego) nie ma. Wszystko, co jest prezentowane, to fakty z otwartych źródeł i odrobina zdrowego rozsądku („analityka kanapowa”, jeśli wolisz).

Science fiction – wszystkie te blastery i „pew-pew”. przestrzeń kosmiczna na maleńkich jednomiejscowych myśliwcach - nauczyło ludzkość poważnie przeceniać życzliwość Wszechświata wobec ciepłych organizmów białkowych. Jest to szczególnie widoczne, gdy pisarze science fiction opisują podróże na inne planety. Niestety, eksploracja „prawdziwej przestrzeni” zamiast zwykłych kilkuset „kames” pod ochroną ziemskiego pola magnetycznego będzie przedsięwzięciem trudniejszym, niż wydawało się przeciętnemu człowiekowi jeszcze dekadę temu.

Oto moja główna uwaga. Klimat psychologiczny i konflikty w załodze to nie główne problemy, z jakimi borykają się ludzie organizujący załogowe loty na Marsa.

Główny problem człowieka podróżującego poza magnetosferę Ziemi- problem przez duże „P”.

Czym jest promieniowanie kosmiczne i dlaczego na Ziemi nie umieramy od niego

Promieniowanie jonizujące w przestrzeni kosmicznej (poza kilkoma setkami kilometrów przestrzeni bliskiej Ziemi, którą faktycznie opanował człowiek) składa się z dwóch części.

Promieniowanie ze Słońca. To przede wszystkim „ słoneczny wiatr» - strumień cząstek, który nieustannie „wydmuchuje” z gwiazdy we wszystkich kierunkach, co jest niezwykle dobre dla przyszłych żaglowców kosmicznych, ponieważ pozwoli im odpowiednio przyspieszyć przed podróżą poza Układ Słoneczny. Ale dla żywych istot główna część tego wiatru nie jest szczególnie użyteczna. To wspaniale, że przed twardym promieniowaniem chroni nas gruba warstwa atmosfery, jonosfera (ta, w której dziury ozonowe), a także potężne pole magnetyczne Ziemi.

Oprócz wiatru, który rozprasza się mniej więcej równomiernie, nasza gwiazda okresowo wystrzeliwuje także tzw. rozbłyski słoneczne. Te ostatnie to wyrzuty materii koronalnej ze Słońca. Są na tyle poważne, że od czasu do czasu prowadzą do problemów dla ludzi i technologii nawet na Ziemi, gdzie najlepsza zabawa, powtarzam, jest dobrze ekranowana.

Mamy więc atmosferę i pole magnetyczne planety. W już dość bliskiej przestrzeni, w odległości dziesięciu, dwóch tysięcy kilometrów od Ziemi, Rozbłysk słoneczny(nawet słaby, tylko kilka Hiroszim), gdy znajdzie się na statku, gwarantuje wyłączenie jego żywego wypełnienia bez najmniejszych szans na przeżycie. Dziś – przy obecnym poziomie rozwoju technologii i materiałów – nie mamy absolutnie nic, aby temu zapobiec. Z tego i tylko z tego powodu ludzkość będzie zmuszona odłożyć wielomiesięczną podróż na Marsa do czasu, aż choć częściowo rozwiążemy ten problem. Będziesz musiał to także zaplanować w okresach najspokojniejszego słońca i dużo modlić się do wszystkich technicznych bogów.

Promieniowanie kosmiczne. Te wszechobecne, nikczemne istoty niosą ze sobą ogromną ilość energii (więcej, niż LHC jest w stanie wpompować w cząstkę). Pochodzą z innych części naszej galaktyki. Dostając się do osłony atmosfery ziemskiej, taka wiązka oddziałuje ze swoimi atomami i rozpada się na dziesiątki cząstek mniej energetycznych, które kaskadą tworzą strumienie jeszcze mniej energetycznych (ale i niebezpiecznych), w wyniku czego cały ten blask rozlewają się w postaci deszczu radiacyjnego na powierzchnię planety. Około 15% promieniowania tła na Ziemi pochodzi od gości z kosmosu. Im wyżej mieszkasz nad poziomem morza, tym większą dawkę złapiesz w ciągu swojego życia. I to dzieje się przez całą dobę.

W ramach ćwiczenia szkolnego spróbuj wyobrazić sobie, co stanie się ze statkiem kosmicznym i jego „żywą zawartością”, jeśli zostaną bezpośrednio trafione taką wiązką gdzieś w przestrzeni kosmicznej. Przypomnę, że lot na Marsa zajmie kilka miesięcy, trzeba będzie do tego zbudować potężny statek, a prawdopodobieństwo opisanego powyżej „kontaktu” (a nawet więcej niż jednego) jest dość wysokie. Niestety podczas długich lotów z żywą załogą po prostu nie da się tego zignorować.

Co jeszcze?

Oprócz promieniowania, które dociera do Ziemi ze Słońca, istnieje również Promieniowanie słoneczne, które magnetosfera planety odpycha, nie przepuszcza i, co najważniejsze, gromadzi*. Poznaj czytelników. To pas promieniowania Ziemi (ERB). Znany jest również jako pas Van Allena, jak nazywa się go za granicą. Astronauci będą musieli go pokonać, jak mówią, „na pełnych obrotach”, aby w ciągu zaledwie kilku godzin nie otrzymać śmiertelnej dawki promieniowania. Powtarzający się kontakt z tym pasem – jeśli wbrew zdrowemu rozsądkowi zdecydujemy się na powrót astronautów z Marsa na Ziemię – mógłby ich łatwo wykończyć.

*Znaczna część cząstek paska Van Allena osiąga niebezpieczną prędkość już w samym pasku. Oznacza to, że nie tylko chroni nas przed promieniowaniem z zewnątrz, ale także wzmacnia to nagromadzone promieniowanie.

Do tej pory rozmawialiśmy o przestrzeni kosmicznej. Nie możemy jednak zapominać, że Mars (w przeciwieństwie do Ziemi) prawie nie ma pola magnetycznego**, a atmosfera jest coraz rzadsza, więc narażenie na nie czynniki negatywne ludzie będą nie tylko w ucieczce.

**OK, jest trochę- w pobliżu bieguna południowego.

Stąd wniosek. Przyszli koloniści najprawdopodobniej będą żyli nie na powierzchni planety (jak nam to pokazano w epickim filmie „Misja na Marsa”), ale w jej głębi. pod tym.

Co powinienem zrobić?

Przede wszystkim nie należy łudzić się, że wszystkie te problemy zostaną szybko rozwiązane (w ciągu kilkunastu, dwóch, trzech lat). Aby uniknąć śmierci załogi z choroba popromienna, albo będziemy musieli go tam w ogóle nie wysyłać i badać kosmos za pomocą inteligentnych maszyn (swoją drogą, nie jest to najgłupsza decyzja), albo będziemy musieli bardzo ciężko pracować, bo jeśli mam rację, to wysłanie ludzi wyprawa na Marsa z utworzeniem stałej kolonii jest zadaniem dla jednego kraju (nawet USA, nawet Rosji, nawet Chin) w ciągu najbliższego półwiecza, a nawet dłużej, jest całkowicie nie do zniesienia. Jeden statek na taką misję będzie kosztować kwotę odpowiadającą budowie i pełnemu utrzymaniu kilku ISS (patrz poniżej).

I tak, zapomniałem powiedzieć: pionierzy Marsa będą oczywiście „zamachowcami-samobójcami”, ponieważ najprawdopodobniej w ciągu najbliższego półwiecza nie będziemy w stanie zapewnić im ani podróży powrotnej, ani długiego i wygodnego życia na Marsie.

Jak teoretycznie mogłaby wyglądać misja na Marsa, gdybyśmy mieli wszystkie zasoby i technologie starej Ziemi? Porównaj to, co opisano poniżej, z tym, co widziałeś kultowy film„Marsjanin”.

Misja na Marsa. Wersja warunkowo realistyczna

Po pierwsze, ludzkość będzie musiała ciężko pracować i zbudować statek kosmiczny wielkości cyklopa z potężną ochroną przeciwradiacyjną, która może częściowo zrekompensować piekielne obciążenie załogą promieniowaniem poza polem magnetycznym Ziemi i zapewnić dostawę mniej lub bardziej żywych kolonistów na Marsa - jednokierunkowa.

Jak mógłby wyglądać taki statek?

To potężny kolos o średnicy kilkudziesięciu (a jeszcze lepiej setek) metrów, wyposażony we własny pole magnetyczne(elektromagnesy nadprzewodzące) i źródła energii je wspierające ( reaktor nuklearny). Ogromne wymiary konstrukcji umożliwiają wypełnienie jej od wewnątrz materiałami pochłaniającymi promieniowanie (na przykład może to być pianka ołowiowa lub szczelne pojemniki z prostą lub „ciężką” wodą), które trzeba będzie przetransportować na orbitę przez dziesięciolecia (!) i zamontowany wokół stosunkowo małej kapsuły podtrzymującej życie, w której następnie umieścimy astronautów.

Oprócz swoich rozmiarów i wysokich kosztów, marsjański statek musi być cholernie niezawodny i, co najważniejsze, całkowicie autonomiczny pod względem sterowania. Aby uratować załogę przy życiu, najbezpieczniej byłoby wprowadzić ją w sztuczną śpiączkę i lekko (kilka stopni) ochłodzić, aby spowolnić procesy metaboliczne. W tym stanie ludzie a) będą mniej wrażliwi na promieniowanie, b) będą zajmować mniej miejsca i taniej jest chronić je przed tym samym promieniowaniem.

Oczywiście oprócz statku potrzebna jest sztuczna inteligencja, która będzie w stanie pewnie wprowadzić statek na orbitę Marsa, wyładować kolonistów na jego powierzchnię, nie uszkadzając przy tym siebie ani ładunku, a następnie bez udziału ludzi zwrócić astronautom do świadomości (już na Marsie). Takich technologii jeszcze nie mamy, ale jest nadzieja, że ​​taka sztuczna inteligencja, a co najważniejsze zasoby polityczne i ekonomiczne do budowy opisywanego statku, pojawią się w naszym kraju powiedzmy bliżej połowy stulecia.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​marsjański „prom” dla kolonistów może nadawać się do ponownego wykorzystania. Będzie musiał podróżować niczym wahadłowiec między Ziemią a ostatecznym miejscem docelowym, dostarczając do kolonii dostawy „żywego ładunku”, aby zastąpić ludzi, którzy odpadli „z przyczyn naturalnych”. Aby dostarczyć „nieożywiony” ładunek (żywność, wodę, powietrze i sprzęt), ochrona przed promieniowaniem nie jest szczególnie potrzebna, więc nie ma potrzeby przekształcania superstatku w marsjańską ciężarówkę. Jest potrzebny wyłącznie do dostarczenia kolonistów i ewentualnie wysiania nasion/młodych zwierząt hodowlanych.

Po drugie, konieczne jest wcześniejsze wysłanie na Marsa sprzętu i zapasów wody, żywności i tlenu dla załogi składającej się z 6-12 osób na okres 12-15 lat (biorąc pod uwagę wszelkie siły wyższe). To samo w sobie jest nietrywialnym problemem, ale załóżmy, że nie mamy ograniczonych zasobów, aby go rozwiązać. Załóżmy, że wojny i wstrząsy polityczne na Ziemi ucichły, a cała planeta zgodnie pracuje na rzecz marsjańskiej misji.

Sprzęt rzucany na Marsa, jak można się domyślić, to w pełni autonomiczny robot ze sztuczną inteligencją i zasilany kompaktowymi reaktorami jądrowymi. Będą musieli metodycznie, w ciągu dziesięciu do półtora roku, najpierw wykopać głęboki tunel pod powierzchnią czerwonej planety. Następnie – za kilka lat – mała sieć tuneli, do których trzeba będzie wciągnąć jednostki podtrzymujące życie i zapasy na potrzeby przyszłej wyprawy, a następnie wszystko to zostanie hermetycznie złożone w autonomiczną podmarsjańską wioskę.

Mieszkanie na wzór metra wydaje się optymalnym rozwiązaniem z dwóch powodów. Po pierwsze, chroni astronautów przed promieniami kosmicznymi znajdującymi się już na samym Marsie. Po drugie, ze względu na resztkową aktywność „marsotermiczną” pod powierzchnią planety, jest o stopień lub dwa cieplej niż na zewnątrz. Przyda się to kolonistom zarówno ze względu na oszczędność energii, jak i uprawę ziemniaków na własnych odchodach.

Wyjaśnijmy ważny punkt: będziesz musiał zbudować kolonię na półkuli południowej, gdzie na planecie wciąż znajduje się resztkowe pole magnetyczne.

Idealnie byłoby, gdyby astronauci w ogóle nie musieli wychodzić na powierzchnię (albo w ogóle nie zobaczą Marsa „na żywo”, albo zobaczą go tylko raz – podczas lądowania). Całą pracę na powierzchni będą musiały wykonać roboty, których poczynaniami koloniści będą musieli kierować ze swojego bunkra przez resztę swojego krótkiego życia (dwadzieścia lat w szczęśliwym zbiegu okoliczności).

Trzeci, musimy porozmawiać o samej załodze i sposobach jej doboru.

Idealnym schematem dla tego drugiego byłoby przeszukanie całej Ziemi w poszukiwaniu… genetycznie identycznych (monozygotycznych) bliźniąt, z których jedno właśnie zostało dawcą narządów (np. „na szczęście” miało wypadek samochodowy). Brzmi to niezwykle cynicznie, ale niech to nie powstrzymuje Cię od przeczytania tekstu do końca.

Co daje nam bliźniak-dawca?

Martwy bliźniak daje swojemu bratu (lub siostrze) szansę zostania idealnym kolonistą na Marsie. Faktem jest, że czerwony szpik kostny pierwszego, dostarczony na Czerwoną Planetę w pojemniku dodatkowo chronionym przed promieniowaniem, może zostać przetoczony bliźniakowi astronauty. Zwiększa to szanse na przeżycie choroby popromiennej, ostrej białaczki i innych problemów, które z dużym prawdopodobieństwem przytrafią się koloniście w ciągu lat misji.

Jak zatem wygląda proces selekcji przyszłych kolonistów?

Wybieramy kilka milionów bliźniaków. Czekamy, aż coś się stanie jednemu z nich i składamy ofertę drugiemu. Rekrutowana jest pula, powiedzmy, stu tysięcy potencjalnych kandydatów. Teraz w ramach tej puli przeprowadzamy ostateczną selekcję zgodność psychologiczna i przydatność zawodową.

Naturalnie, aby rozszerzyć próbkę, astronauci będą musieli zostać wybrani na całej Ziemi, a nie w jednym lub dwóch krajach.

Oczywiście bardzo pomocna byłaby technologia umożliwiająca identyfikację kandydatów szczególnie odpornych na promieniowanie. Wiadomo, że niektórzy ludzie są znacznie bardziej odporni na promieniowanie niż inni. Z pewnością można to zidentyfikować przy pomocy niektórych markery genetyczne. Jeśli uzupełnimy pomysł o bliźnięta tą metodą, razem powinny znacząco zwiększyć przeżywalność marsjańskich kolonistów.

Poza tym przydałaby się nauka przetaczania szpiku kostnego osobom w stanie nieważkości. To nie jedyna rzecz, którą trzeba wymyślić specjalnie dla tego projektu, ale na szczęście mamy jeszcze czas, a ISS nadal wisi na orbicie okołoziemskiej, jakby specjalnie do testowania takich technologii.

PS. Muszę szczególnie zastrzec, że nie jestem zasadniczym przeciwnikiem podróży kosmicznych i wierzę, że prędzej czy później „kosmos będzie nasz”. Pytaniem jest tylko cena tego sukcesu, a także czas, który ludzkość poświęci na rozwój niezbędne technologie. Myślę, że pod wpływem fantastyka naukowa i kulturze popularnej, wielu z nas jest raczej nieostrożnych, jeśli chodzi o zrozumienie trudności, które należy pokonać na tej drodze. Aby ta część była trochę bardziej otrzeźwiająca« kosmooptymiści» i ten tekst powstał.

W niektórych częściach opowiem, jakie mamy inne opcje dotyczące eksploracji kosmosu przez człowieka w dłuższej perspektywie.