Pojęcie takie jak promieniowanie słoneczne stało się znane już dawno temu. Jak wykazały liczne badania, nie zawsze odpowiada za zwiększenie poziomu jonizacji powietrza.
Artykuł przeznaczony jest dla osób powyżej 18 roku życia
Skończyłeś już 18 lat?
Promieniowanie kosmiczne: prawda czy mit?
Promienie kosmiczne to promieniowanie powstające w wyniku eksplozji supernowa, a także w wyniku reakcji termojądrowych na Słońcu. Inna natura pochodzenie promieni wpływa również na ich podstawowe cechy. Promienie kosmiczne, które przenikają z przestrzeni poza naszą Układ Słoneczny można warunkowo podzielić na dwa typy - galaktyczny i międzygalaktyczny. Ten ostatni gatunek pozostaje najmniej zbadany, ponieważ stężenie w nim promieniowania pierwotnego jest minimalne. Oznacza to, że promieniowanie międzygalaktyczne nie ma szczególnego znaczenia, ponieważ jest całkowicie neutralizowane w naszej atmosferze.
Niestety niewiele można powiedzieć o promieniach, które docierają do nas z naszej galaktyki zwanej Drogą Mleczną. Pomimo tego, że jej rozmiar przekracza 10 000 lat świetlnych, wszelkie zmiany w polu promieniowania na jednym końcu galaktyki natychmiast odbiją się na drugim.
Niebezpieczeństwa związane z promieniowaniem kosmicznym
Bezpośrednie promieniowanie kosmiczne ma działanie destrukcyjne dla żywego organizmu, dlatego jego działanie jest niezwykle niebezpieczne dla człowieka. Na szczęście nasza Ziemia jest niezawodnie chroniona przed kosmitami przez gęstą kopułę atmosfery. Służy jako doskonała ochrona dla wszelkiego życia na ziemi, ponieważ neutralizuje bezpośrednie promieniowanie kosmiczne. Ale nie całkowicie. W zderzeniu z powietrzem rozpada się na mniejsze cząstki. promieniowanie jonizujące, z których każdy wchodzi w indywidualną reakcję ze swoimi atomami. W ten sposób wysokoenergetyczne promieniowanie z kosmosu jest osłabiane i tworzy promieniowanie wtórne. Jednocześnie traci swoją śmiertelność - poziom promieniowania staje się w przybliżeniu taki sam jak w promieniach rentgenowskich. Ale nie martwcie się – promieniowanie to całkowicie zanika, gdy przechodzi przez atmosferę ziemską. Niezależnie od źródeł promieniowanie kosmiczne i bez względu na to, jak potężni są, zagrożenie dla osoby przebywającej na powierzchni naszej planety jest minimalne. Może jedynie wyrządzić wymierną szkodę astronautom. Są narażone na bezpośrednie promieniowanie kosmiczne, ponieważ nie mają naturalnej ochrony w postaci atmosfery.
Energia uwalniana przez promienie kosmiczne wpływa przede wszystkim na pole magnetyczne Ziemi. Naładowane cząstki jonizujące dosłownie go bombardują i stają się przyczyną najpiękniejszego zjawiska atmosferycznego - . Ale to nie wszystko - cząstki radioaktywne, ze względu na swój charakter, mogą powodować nieprawidłowe działanie różnych urządzeń elektronicznych. A jeśli w ubiegłym stuleciu nie powodowało to dużego dyskomfortu, w naszych czasach jest to bardzo poważny problem, ponieważ najważniejsze aspekty współczesnego życia są powiązane z elektrycznością.
Na tych gości z kosmosu podatni są także ludzie, chociaż mechanizm działania promieni kosmicznych jest bardzo specyficzny. Zjonizowane cząstki (czyli promieniowanie wtórne) wpływają na pole magnetyczne Ziemi, powodując w ten sposób burze w atmosferze. Każdy wie, że organizm ludzki składa się z wody, która jest bardzo podatna na wibracje magnetyczne. Zatem promieniowanie kosmiczne wpływa na układ sercowo-naczyniowy i powoduje zły stan zdrowia osób wrażliwych na pogodę. Jest to oczywiście nieprzyjemne, ale w żadnym wypadku nie śmiertelne.
Co chroni Ziemię przed promieniowaniem słonecznym?
Słońce jest gwiazdą, w głębinach której nieustannie zachodzą różne reakcje termojądrowe, którym towarzyszy silna emisja energii. Te naładowane cząstki nazywane są wiatrem słonecznym i mają silny wpływ na naszą Ziemię, a raczej na jej pole magnetyczne. To z nim oddziałują zjonizowane cząstki, które stanowią podstawę wiatru słonecznego.
Według najnowsze badania naukowcom z całego świata, powłoka plazmowa naszej planety odgrywa szczególną rolę w neutralizowaniu wiatru słonecznego. To się stało w następujący sposób: Promieniowanie słoneczne zderza się z polem magnetycznym Ziemi i ulega rozproszeniu. Gdy jest go za dużo, powłoka plazmowa przyjmuje cios i następuje proces interakcji podobny do zwarcia. Konsekwencją takiej walki mogą być pęknięcia w tarczy ochronnej. Ale natura też to zapewniła - strumienie zimnej plazmy unoszą się z powierzchni Ziemi i pędzą do miejsc o osłabionej ochronie. Zatem pole magnetyczne naszej planety odzwierciedla wpływ z kosmosu.
Warto jednak podkreślić fakt, że promieniowanie słoneczne w odróżnieniu od promieniowania kosmicznego wciąż dociera do Ziemi. Jednocześnie nie należy się martwić na próżno, ponieważ w istocie jest to energia Słońca, która powinna spaść na powierzchnię naszej planety w stanie rozproszonym. W ten sposób ogrzewa powierzchnię Ziemi i pomaga rozwijać na niej życie. Warto zatem wyraźnie rozróżnić poszczególne rodzaje promieniowania, gdyż niektórych z nich nie tylko nie ma negatywny wpływ, ale także niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmów żywych.
Jednak nie wszystkie substancje na Ziemi są jednakowo podatne na promieniowanie słoneczne. Istnieją powierzchnie, które pochłaniają go bardziej niż inne. Są to z reguły powierzchnie bazowe o minimalnym poziomie albedo (zdolność odbijania promieniowania słonecznego) - ziemia, las, piasek.
Zatem temperatura na powierzchni Ziemi, a także długość dnia zależy bezpośrednio od ilości promieniowania słonecznego pochłanianego przez atmosferę. Chciałbym powiedzieć, że większość energii wciąż dociera do powierzchni naszej planety, ponieważ koperta powietrzna Ziemia stanowi barierę jedynie dla promieni widma podczerwonego. Jednak promienie UV są tylko częściowo neutralizowane, co prowadzi do pewnych problemów skórnych u ludzi i zwierząt.
Wpływ promieniowania słonecznego na organizm człowieka
Pod wpływem promieni podczerwonego widma promieniowania słonecznego wyraźnie objawia się efekt termiczny. Wspomaga rozszerzenie naczyń krwionośnych, pobudza układ sercowo-naczyniowy i aktywuje oddychanie skóry. W rezultacie rozluźniają się główne układy organizmu i wzrasta produkcja endorfin (hormonów szczęścia), które działają przeciwbólowo i przeciwzapalnie. Ciepło wpływa również na procesy metaboliczne, aktywując metabolizm.
Promieniowanie świetlne pochodzące z promieniowania słonecznego ma znaczący efekt fotochemiczny, który aktywuje się ważne procesy w tkankach. Ten rodzaj promieniowania słonecznego pozwala człowiekowi korzystać z jednego z najczęściej ważne systemy dotyk świata zewnętrznego - wizja. To właśnie tym kwantom powinniśmy być wdzięczni za to, że widzimy wszystko w kolorze.
Ważne czynniki wpływające
Promieniowanie słoneczne w zakresie podczerwieni stymuluje także aktywność mózgu i odpowiada za zdrowie psychiczne człowieka. Ważne jest również to, że ten rodzaj energii słonecznej wpływa na nasze rytmy biologiczne czyli na fazy aktywna praca i spać.
Bez cząstek światła wiele procesów życiowych byłoby zagrożonych, co mogłoby prowadzić do rozwoju różnych chorób, w tym bezsenności i depresji. Ponadto przy minimalnym kontakcie z promieniowaniem słonecznym zdolność człowieka do pracy jest znacznie zmniejszona, a większość procesów w organizmie ulega spowolnieniu.
Promieniowanie UV jest bardzo przydatne dla naszego organizmu, ponieważ uruchamia także procesy immunologiczne, czyli stymuluje mechanizmy obronne organizmu. Jest także potrzebny do produkcji porfirytu, analogu roślinnego chlorofilu w naszej skórze. Nadmiar promieni UV może jednak powodować oparzenia, dlatego bardzo ważne jest, aby wiedzieć, jak prawidłowo się przed tym chronić w okresach szczytu. aktywność słoneczna.
Jak widać korzyści płynące z promieniowania słonecznego dla naszego organizmu są niezaprzeczalne. Wiele osób bardzo martwi się tym, czy żywność pochłania tego typu promieniowanie i czy spożywanie skażonej żywności jest niebezpieczne. Powtarzam - energia słoneczna nie ma nic wspólnego z kosmicznym lub promieniowanie atomowe, co oznacza, że nie trzeba się go bać. I nie ma sensu tego unikać... Nikt jeszcze nie szukał sposobu na ucieczkę przed Słońcem.
Poniższy tekst należy traktować jako osobistą opinię autora. Nie ma żadnych tajnych informacji (ani dostępu do nich). Wszystko, co jest prezentowane, to fakty z otwartych źródeł i odrobina zdrowego rozsądku („analityka kanapowa”, jeśli wolisz).
Science fiction – wszystkie te blastery i ławki w przestrzeni kosmicznej w maleńkich jednomiejscowych myśliwcach – nauczyły 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” jest chroniona pole magnetyczne Ziemia będzie trudniejszym przedsięwzięciem, niż wyobrażał sobie przeciętny człowiek jeszcze dziesięć lat temu.
Oto moja główna uwaga. Klimat psychologiczny i konflikty w załodze to nie główne problemy, z jakimi spotykają się ludzie organizujący załogowe loty na Marsa.
Główny problem człowieka podróżującego poza magnetosferę Ziemi- problem z wielkie litery"R".
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. Jest to przede wszystkim „wiatr słoneczny” - 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 cudowne, 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. To już wystarczy bliska przestrzeń w odległości dziesięciu lub dwóch tysięcy kilometrów od Ziemi rozbłysk słoneczny (nawet słaby, zaledwie kilka Hiroszim), uderzając w statek, gwarantuje wyłączenie jego żywej zawartości 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.
Jak ćwiczenia szkolne spróbuj sobie wyobrazić, 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, kumuluje*. 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 jesteśmy przeciwni zdrowy rozsądek decydujemy się na powrót astronautów z Marsa na Ziemię – mogłoby to z łatwością ich 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 powodu choroby popromiennej, będziemy musieli albo w ogóle ich tam 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 na Marsa z utworzeniem stałej kolonii jest zadaniem całkowicie niemożliwym dla jednego kraju (nawet USA, nawet Rosji, nawet Chin) w ciągu najbliższego półwiecza, a nawet dłużej. 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 nie ma odwrotu, nie ma długiej i wygodne życie na Marsie, najprawdopodobniej będziemy w stanie im je zapewnić w ciągu najbliższego półwiecza.
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 dostarczenie mniej lub bardziej żywych kolonistów na Marsa - jednokierunkowa.
Jak mógłby wyglądać taki statek?
Jest to potężny kolos o średnicy kilkudziesięciu (a jeszcze lepiej setek) metrów, wyposażony we własne pole magnetyczne (elektromagnesy nadprzewodzące) i źródła energii do jego utrzymania (reaktory jądrowe). 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 będzie chronić się 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 niepokoje polityczne na Ziemi ustały, i Misja na Marsa Cała planeta działa zgodnie.
Sprzęt rzucany na Marsa, jak można się domyślić, to w pełni autonomiczny robot sztuczna inteligencja i zasilany kompaktem reaktor nuklearny. 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: kolonia będzie musiała zostać zbudowana na półkuli południowej, gdzie na planecie wciąż występuje 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 całe swoje krótkie życie (przy szczęśliwym zbiegu okoliczności dwadzieścia lat).
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 pod kątem zgodności psychologicznej i przydatności zawodowej.
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 da się go zidentyfikować za pomocą określonych markerów genetycznych. 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 Kultura popularna Wielu z nas jest dość nieostrożnych, jeśli chodzi o zrozumienie trudności, które należy pokonać po 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.
Międzynarodowa Orbita stacja Kosmiczna Był kilkakrotnie podnoszony, a obecnie jego wysokość wynosi ponad 400 km. Zrobiono to, aby oddalić latające laboratorium od gęstych warstw atmosfery, gdzie cząsteczki gazu wciąż dość zauważalnie spowalniają lot, a stacja traci wysokość. Aby nie regulować orbity zbyt często, dobrze byłoby podnieść stację jeszcze wyżej, ale nie da się tego zrobić. Dolny (protonowy) pas promieniowania zaczyna się około 500 km od Ziemi. Długi lot w którymkolwiek z pasów radiacyjnych (a jest ich dwa) będzie dla załóg katastrofalny w skutkach.
Kosmonauta-likwidator
Niemniej jednak nie można powiedzieć, że na wysokości, na której obecnie leci ISS, nie ma problemów z bezpieczeństwem radiacyjnym. Po pierwsze, w rejonie południowego Atlantyku występuje tak zwana brazylijska, czyli południowoatlantycka anomalia magnetyczna. Tutaj pole magnetyczne Ziemi wydaje się słabnąć, a wraz z nim dolny pas promieniowania wydaje się bliżej powierzchni. A ISS wciąż go dotyka, latając w tym obszarze.
Po drugie, człowiekowi w kosmosie zagraża promieniowanie galaktyczne – strumień naładowanych cząstek pędzący ze wszystkich stron i z ogromną prędkością, generowany przez wybuchy supernowych lub aktywność pulsarów, kwazarów i innych anomalnych ciał gwiazdowych. Część tych cząstek jest zatrzymywana przez ziemskie pole magnetyczne (będące jednym z czynników powstawania pasów radiacyjnych), natomiast część traci energię w zderzeniach z cząsteczkami gazu w atmosferze. Coś dociera do powierzchni Ziemi, przez co małe radioaktywne tło jest obecne absolutnie wszędzie na naszej planecie. Osoba żyjąca na Ziemi, która nie ma do czynienia ze źródłami promieniowania, otrzymuje rocznie dawkę 1 milisiwerta (mSv). Astronauta na ISS zarabia 0,5–0,7 mSv. Codziennie!
Pasy radiacyjne Ziemi to obszary magnetosfery, w których gromadzą się naładowane cząstki o wysokiej energii. Pas wewnętrzny składa się głównie z protonów, zewnętrzny z elektronów. W 2012 roku satelita NASA odkrył kolejny pas, który znajduje się pomiędzy dwoma znanymi.
„Można dokonać interesującego porównania” – mówi Wiaczesław Szurszakow, kierownik katedry bezpieczeństwa radiologicznego kosmonautów w Instytucie Problemów Medycznych i Biologicznych Rosyjskiej Akademii Nauk, kandydat nauk fizycznych i matematycznych. — Za dopuszczalną dawkę roczną dla pracownika elektrowni jądrowej uznaje się 20 mSv, czyli 20 razy więcej niż dawka otrzymywana przez zwykłego człowieka. Dla specjalistów zajmujących się reagowaniem w sytuacjach kryzysowych, czyli specjalnie przeszkolonych osób, maksymalna roczna dawka wynosi 200 mSv. To już 200 razy więcej w porównaniu ze zwykłą dawką i… prawie tyle samo, ile otrzymuje astronauta po roku pracy na ISS.”
Obecnie medycyna ustaliła maksymalną dawkę graniczną, której nie można przekroczyć w ciągu życia człowieka, aby tego uniknąć poważne problemy ze zdrowiem. Jest to 1000 mSv, czyli 1 Sv. Zatem nawet pracownik elektrowni jądrowej przy swoich standardach może spokojnie pracować przez pięćdziesiąt lat, nie martwiąc się o nic. Astronauta wyczerpa swój limit w ciągu zaledwie pięciu lat. Jednak nawet po czterech latach lotu i uzyskaniu legalnego poziomu 800 mSv jest mało prawdopodobne, że zostanie dopuszczony na nowy roczny lot, ponieważ będzie istniało ryzyko przekroczenia limitu.
„Kolejnym czynnikiem zagrożenia radiacyjnego w kosmosie” – wyjaśnia Wiaczesław Szurszakow – „jest aktywność Słońca, zwłaszcza tzw. emisja protonów. W momencie wyrzucenia Krótki czas astronauta na ISS może otrzymać dodatkowe 30 mSv. Dobrze, że zdarzenia protonowe na Słońcu zdarzają się rzadko – 1-2 razy w ciągu 11-letniego cyklu aktywności Słońca. Minusem jest to, że procesy te zachodzą stochastycznie, w losowej kolejności i są trudne do przewidzenia. Nie pamiętam czegoś takiego, abyśmy zostali ostrzeżeni przez naszą naukę z wyprzedzeniem o zbliżającym się uwolnieniu. Zwykle jest inaczej. Dozymetry na ISS nagle pokazują wzrost tła, wzywamy specjalistów zajmujących się energią słoneczną i otrzymujemy potwierdzenie: tak, obserwuje się anomalną aktywność naszej gwiazdy. To właśnie z powodu tak nagłych zdarzeń związanych z protonami słonecznymi nigdy nie wiemy dokładnie, jaką dawkę astronauta zabierze ze sobą z lotu”.
Cząsteczki, które doprowadzają Cię do szaleństwa
Na Ziemi zaczną się problemy z promieniowaniem dla załóg udających się na Marsa. Statek ważący 100 ton lub więcej będzie musiał przez długi czas przyspieszać na niskiej orbicie okołoziemskiej, a część tej trajektorii przejdzie wewnątrz pasów radiacyjnych. To już nie są godziny, ale dni i tygodnie. Dalej - wyjście poza magnetosferę i promieniowanie galaktyczne w jego pierwotnej postaci, wiele ciężkich naładowanych cząstek, których wpływ jest mało odczuwalny pod „parasolem” ziemskiego pola magnetycznego.
„Problem polega na tym” – mówi Wiaczesław Szurszakow – „że wpływ cząstek na krytyczne narządy ludzkiego ciała (na przykład układ nerwowy) jest dziś mało badany. Być może promieniowanie spowoduje utratę pamięci u astronauty, nieprawidłowe reakcje behawioralne i agresję. Jest bardzo prawdopodobne, że efekty te nie będą powiązane z konkretną dawką. Dopóki nie zgromadzi się wystarczających danych na temat istnienia organizmów żywych poza polem magnetycznym Ziemi, wyjazdy na długoterminowe wyprawy kosmiczne są bardzo ryzykowne.”
Kiedy specjaliści ds. bezpieczeństwa radiologicznego sugerują projektantom statek kosmiczny wzmacniają bezpieczeństwo biologiczne, odpowiadają pozornie całkowicie racjonalnym pytaniem: „W czym problem? Czy któryś z astronautów zmarł z powodu choroby popromiennej?” Niestety dawki promieniowania otrzymywane na pokłady nawet statków kosmicznych przyszłości, ale znanego ISS, choć mieszczą się w normach, wcale nie są nieszkodliwe. Z jakiegoś powodu radzieccy kosmonauci nigdy nie narzekali na swój wzrok - najwyraźniej bali się o swoją karierę, ale amerykańskie dane wyraźnie pokazują, że promieniowanie kosmiczne zwiększa ryzyko zaćmy, zmętnienia soczewki. Badania krwi astronautów wskazują na wzrost aberracji chromosomowych w limfocytach po każdym lot w kosmos, który w medycynie uważany jest za marker nowotworowy. Ogólnie stwierdzono, że przyjęcie w ciągu życia dopuszczalnej dawki 1 Sv skraca życie średnio o 3 lata.
Ryzyko Księżyca
Jednym z „mocnych” argumentów zwolenników „księżycowego spisku” jest twierdzenie, że przekroczenie pasów radiacyjnych i przebywanie na Księżycu, gdzie nie ma pola magnetycznego, spowodowałoby nieuniknioną śmierć astronautów z powodu choroby popromiennej. Amerykańscy astronauci faktycznie musieliśmy przekroczyć pasy radiacyjne Ziemi – protony i elektrony. Stało się to jednak w ciągu zaledwie kilku godzin, a dawki, jakie otrzymały załogi Apollo podczas misji, okazały się znaczące, ale porównywalne z tymi, jakie otrzymywali długoletni mieszkańcy ISS. „Oczywiście Amerykanie mieli szczęście” – mówi Wiaczesław Szurszakow – „ponieważ podczas ich lotów nie doszło do ani jednego zdarzenia związanego z protonami słonecznymi. Gdyby tak się stało, astronauci otrzymaliby dawki subletalne – nie 30 mSv, ale 3 Sv.
Zwilż swoje ręczniki!
„My, eksperci w dziedzinie bezpieczeństwa radiologicznego” – mówi Wiaczesław Szurszakow – „nalegamy na wzmocnienie ochrony załóg. Przykładowo na ISS najbardziej narażone są kabiny astronautów, w których odpoczywają. Nie ma dodatkowej masy, a jedynie metalowa ściana o grubości kilku milimetrów oddziela człowieka od przestrzeni kosmicznej. Jeśli sprowadzimy tę barierę do równoważnika wody przyjętego w radiologii, będzie to tylko 1 cm wody. Dla porównania: atmosfera ziemska, pod którą chronimy się przed promieniowaniem, odpowiada 10 m wody. Niedawno zaproponowaliśmy zabezpieczenie kabin astronautów dodatkową warstwą nasączonych wodą ręczników i serwetek, co znacznie ograniczyłoby skutki promieniowania. Opracowywane są leki chroniące przed promieniowaniem, chociaż nie są one jeszcze stosowane na ISS. Być może w przyszłości, stosując metody medyczne i Inżynieria genetyczna uda nam się udoskonalić organizm człowieka tak, aby jego narządy krytyczne były bardziej odporne na czynniki radiacyjne. Ale w każdym razie bez ścisłej uwagi naukowej na ten problem odległy loty kosmiczne Możesz zapomnieć.”
Tambowska regionalna państwowa instytucja edukacyjna
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. A gwiaździste niebo w ciemną 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 zwyczajna osoba wydaje się nieosiągalny. 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 każdego człowieka zaczyna się od małego, nieśmiałego, 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 wznosząc się balonem 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, tak właśnie zrobiła pozaziemskie pochodzenie. Millikan jako pierwszy przyjął to założenie i to on nadał temu zjawisku współczesną nazwę - promieniowanie kosmiczne.
Obecnie ustalono, że pierwotne promieniowanie kosmiczne składa się ze stabilnych cząstek wysokie energie, latając najwięcej różne kierunki. Intensywność promieniowania kosmicznego w obszarze Układu Słonecznego wynosi średnio 2-4 cząstek na 1 cm 2 na 1 sekundę. 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 komiczne lecące z kosmosu oddziałują z jądrami atomowymi górne warstwy atmosferę i tworzą tak zwane wtórne promienie kosmiczne. Intensywność promieniowania kosmicznego w pobliżu bieguny magnetyczne Ziemia jest około 1,5 razy większa 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?
Według współczesnych koncepcji głównym źródłem wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego są wybuchy supernowych. Według danych uzyskanych za pomocą orbitalu NASA Teleskop rentgenowski uzyskano nowe dowody na to, że znaczna ilość promieniowania kosmicznego stale bombardującego Ziemię jest wytwarzana przez falę uderzeniową rozchodzącą się po wybuchu supernowej, który odnotowano 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. Poza tym 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 życie biologiczne 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.
Naturalne tło promieniowania 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 nie są takie same różne obszary. 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 nowotworu.
prowadzi do zmian system nerwowy i praca 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.
Promieniowanie kosmiczne to jeden z niekorzystnych czynników dla organizmu 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 organizmie i powodują 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. Faktem jest, że kiedy cząstki kosmiczne przedostają się do atmosfery, generują szerokie „deszcze” cząstek naładowanych i neutralnych, co może spowodować wzrost kropelek w chmurach i wzrost zachmurzenia.
Jak wynika z badań Instytutu Fizyki Słoneczno-Ziemskiej, obecnie obserwuje się anomalny wzrost aktywności Słońca, którego przyczyny nie są znane. Rozbłysk słoneczny to wyzwolenie energii porównywalne z eksplozją kilku tysięcy bomby wodorowe. 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, sam człowiek w czysta forma to jest destrukcyjne.
Przestrzeń życiowa osoba jest ograniczona do bardzo drobnych
odległości - to Ziemia i kilka kilometrów nad jej powierzchnią. A potem – przestrzeń „wroga”.
Ponieważ jednak człowiek nie rezygnuje z prób penetracji przestrzeni Wszechświata, lecz opanowuje je coraz intensywniej, zaistniała potrzeba stworzenia pewnych środków ochrony przed negatywny wpływ przestrzeń. 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, zmniejszyć ryzyko uszkodzenia radiacyjne do zera podczas lotu kosmicznego jest niemożliwe. Ale możesz to zminimalizować. I tutaj najważniejsza jest ochrona pasywna statek kosmiczny, 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 czołgów. 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 niezbędną atmosferę do oddychania i utrzymywania 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- jest to skomplikowane i drogie urządzenie, co łatwo zrozumieć, jeśli zapoznasz się z wymaganiami stawianymi na przykład skafanderowi kosmicznemu kosmonautów Apollo. Ten skafander kosmiczny musi chronić astronautę przed narażeniem na działanie czynników atmosferycznych następujące czynniki:
Struktura półsztywnego skafandra kosmicznego (dla kosmosu)
Pierwszy skafander kosmiczny, do którego można wejść otwarta przestrzeń, którego używał A. Leonow, był sztywny, nieustępliwy, ważył około 100 kg, ale jego współcześni uważali go za prawdziwy cud techniki 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.
Na nich opierają się współczesne modele Wszechświata ogólna teoria teoria 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 r. zamieszkał tu belgijski opat i naukowiec J. Lemaitre obserwacje astronomiczne przedstawił 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
Od stanu początkowego Wszechświat zaczął się rozszerzać w wyniku Wielkiego Wybuchu. 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 następuje powstawanie pierwiastków i struktur chemicznych.
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(lekkie cząstki wpadające oddziaływanie elektromagnetyczne). 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 związana jest z kosmologią kwantową. 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 10-13cm). 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. Następnie rozwój Wszechświata poszedł 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. I wtedy całkowita energia Wszechświat będzie zerowy.
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, Jak świat materialny. Zwolennicy kreacjonizmu zwracają uwagę na istnienie ukierunkowanego rozwoju proste systemy do bardziej złożonych i informacyjnych, 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. Ostatecznym celem ewolucji kosmicznej jest pojawienie się człowieka we Wszechświecie zgodnie z planami Stwórcy.
Inny nierozwiązany problem– dalsze losy Wszechświata. Czy będzie się on rozszerzał w nieskończoność, czy też po pewnym czasie proces ten ulegnie odwróceniu i rozpocznie się etap kompresji? Wyboru między tymi scenariuszami można dokonać, jeśli dostępne są dane waga brutto substancji we Wszechświecie (lub jego średniej gęstości), które są jeszcze niewystarczające.
Jeśli gęstość energii we Wszechświecie jest niska, wówczas będzie się ona rozszerzać w nieskończoność i stopniowo ochładzać. Jeżeli gęstość energii jest większa niż pewna wartość krytyczna, 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 (zwaną ciemną energią) i jest równomiernie rozłożona 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 będą postrzegać otaczający nas świat zupełnie inaczej 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 Substancje: 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 czas 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
W takim razie ten cykl artykułów jest dla Ciebie... Porozmawiamy o naturalnych źródłach promieniowania jonizującego, zastosowaniu promieniowania w medycynie i innych ciekawostkach.
Źródła promieniowania jonizującego umownie dzieli się na dwie grupy – naturalne i sztuczne. Źródła naturalne istniały zawsze, ale cywilizacja ludzka stworzyła je w XIX wieku. Łatwo to wytłumaczyć na przykładzie dwóch wybitnych naukowców, którzy są związani z odkryciem promieniowania. Antoine Henri Becquerel odkrył promieniowanie jonizujące uranu (źródło naturalne), a Wilhelm Conrad Roentgen odkrył promieniowanie jonizujące podczas zwalniania elektronów, które były przyspieszane w specjalnie stworzonym urządzeniu (lampa rentgenowska jako sztuczne źródło). Przeanalizujmy w procentach i cyfrowych odpowiednikach, jakie dawki promieniowania ( charakterystyka ilościowa wpływ promieniowania jonizującego na organizm człowieka) przeciętny obywatel Ukrainy otrzymuje przez cały rok z różnych źródeł sztucznych i naturalnych (ryc. 1).
Ryż. 1. Struktura i średnie ważone skuteczna dawka promieniowania dla ludności Ukrainy rocznie
Jak widać, większość promieniowania otrzymujemy z naturalnych źródeł promieniowania. Ale czy te naturalne źródła pozostały takie same, jakie były na wczesnych etapach cywilizacji? Jeśli tak, nie ma się czym martwić, ponieważ już dawno przystosowaliśmy się do takiego promieniowania. Ale niestety tak nie jest. Działalność człowieka powoduje, że naturalne źródła promieniotwórcze koncentrują się i zwiększają możliwość ich oddziaływania na człowieka.
Jednym z miejsc, w których zwiększa się możliwość oddziaływania promieniowania na człowieka, jest przestrzeń kosmiczna. Intensywność narażenie na promieniowanie zależy od wysokości nad poziomem morza. Tym samym astronauci, piloci i pasażerowie transportu lotniczego, a także ludność zamieszkująca góry otrzymują dodatkową dawkę promieniowania. Spróbujmy dowiedzieć się, jak niebezpieczne jest to dla człowieka i jakie tajemnice „promieniowania” kryje przestrzeń kosmiczna.
Promieniowanie w kosmosie: jakie jest zagrożenie dla astronautów?
Wszystko zaczęło się, gdy amerykański fizyk i astrofizyk James Alfred Van Allen zdecydował się przymocować licznik Geigera-Mullera do pierwszego satelity wystrzelonego na orbitę. Wskaźniki tego urządzenia oficjalnie potwierdziły istnienie pasa intensywnego promieniowania na całym świecie. Ale skąd to się wzięło w kosmosie? Wiadomo, że promieniotwórczość istniała w kosmosie od bardzo dawna, jeszcze przed pojawieniem się Ziemi, dlatego przestrzeń kosmiczna była stale wypełniona i wypełniona promieniowaniem. Po badaniach naukowcy doszli do wniosku, że promieniowanie w przestrzeni kosmicznej powstaje albo od Słońca, podczas rozbłysków, albo z promieni kosmicznych powstających w wyniku wysokoenergetycznych zdarzeń w naszej i innych galaktykach.
Stwierdzono, że pasy radiacyjne zaczynają się na wysokości 800 km nad powierzchnią Ziemi i sięgają 24 000 km. Według klasyfikacji Międzynarodowej Federacji Aeronautycznej za lot uznaje się lot, którego wysokość przekracza 100 km. W związku z tym astronauci są najbardziej narażeni na otrzymanie dużej dawki promieniowania kosmicznego. Im wyżej wznoszą się w przestrzeń kosmiczną, im bliżej pasów promieniowania się znajdują, tym większe jest ryzyko otrzymania znacznych ilości promieniowania.
Dyrektor naukowy programu amerykańskiej Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA), mającego na celu badanie wpływu promieniowania na człowieka, Francis Cucinotta zauważył kiedyś, że najbardziej nieprzyjemną konsekwencją promieniowania kosmicznego podczas długotrwałych lotów astronautów jest rozwój zaćmy, która oznacza zmętnienie soczewki oka. Co więcej, istnieje ryzyko zachorowania na raka. Cucinotta zauważył jednak również, że po locie astronauci nie doświadczyli żadnych szczególnie tragicznych konsekwencji. Podkreślił jedynie, że nadal wiele nie wiadomo na temat tego, jak promieniowanie kosmiczne wpływa na astronautów i jakie są realne konsekwencje tego oddziaływania.
Kwestia ochrony astronautów przed promieniowaniem w kosmosie zawsze była priorytetem. Jeszcze w latach 60. ubiegłego wieku naukowcy wzruszyli ramionami i nie wiedzieli, jak chronić astronautów przed promieniowaniem kosmicznym, zwłaszcza gdy konieczne było udanie się w przestrzeń kosmiczną. W 1966 r Radziecki kosmonauta nadal zdecydował się wyruszyć w przestrzeń kosmiczną, ale w bardzo ciężkim ołowianym kombinezonie. Następnie postęp technologiczny zmienił rozwiązania problemu martwy środek i stworzono lżejsze, bezpieczniejsze kombinezony.
Eksploracja kosmosu zawsze przyciągała naukowców, badaczy i astronautów. Sekrety nowych planet mogą przydać się dla dalszego rozwoju ludzkości na planecie Ziemia, ale mogą też być niebezpieczne. Dlatego misja Curiosity na Marsa była tak wielkim wydarzeniem. Nie odbiegajmy jednak od głównego tematu artykułu i skupiajmy się na wynikach narażenia na promieniowanie zarejestrowanych przez odpowiedni instrument na pokładzie łazika. Urządzenie to znajdowało się wewnątrz statku kosmicznego, więc jego odczyty wskazują rzeczywistą dawkę, jaką astronauta może otrzymać już na załogowym statku kosmicznym. Naukowcy przetwarzający wyniki pomiarów przedstawili rozczarowujące dane: równoważna dawka promieniowania była 4 razy większa niż maksymalna dopuszczalna dla pracowników elektrownie jądrowe. Na Ukrainie graniczna dawka promieniowania dla osób, które stale lub czasowo pracują bezpośrednio przy źródłach promieniowania jonizującego, wynosi 20 mSv.
Aby eksplorować najodleglejsze zakątki kosmosu, konieczne jest wykonywanie misji, których technicznie nie da się wykonać przy użyciu źródła tradycyjne energia. Problem ten rozwiązano poprzez wykorzystanie źródeł energii jądrowej, czyli baterii izotopowych i reaktorów. Źródła te są unikalne w swoim rodzaju, ponieważ posiadają wysoki potencjał energetyczny, co znacznie rozszerza możliwości misji w przestrzeni kosmicznej. Możliwe stały się na przykład loty sond do zewnętrznych granic Układu Słonecznego. Ponieważ czas trwania takich lotów jest dość długi, panele panele słoneczne nie nadaje się jako źródło zasilania statków kosmicznych.
Drugą stroną medalu są potencjalne zagrożenia związane z wykorzystaniem źródeł promieniotwórczych w przestrzeni kosmicznej. Zasadniczo jest to niebezpieczeństwo nieprzewidzianych lub awaryjnych okoliczności. Dlatego państwa wystrzeliwujące obiekty kosmiczne wyposażone w źródła energii jądrowej na pokładzie dokładają wszelkich starań, aby chronić jednostki, populacje i biosferę przed zagrożeniami radiologicznymi. Warunki takie zostały określone w zasadach stosowania źródeł energii jądrowej w przestrzeni kosmicznej i zostały przyjęte w 1992 roku uchwałą Zgromadzenia Ogólnego Organizacji Narodów Zjednoczonych (ONZ). Te same zasady stanowią również, że każde państwo wystrzeliwujące obiekt kosmiczny posiadający na pokładzie źródła energii jądrowej ma obowiązek niezwłocznie poinformować zainteresowane kraje, jeżeli w obiekcie kosmicznym wystąpi awaria i istnieje niebezpieczeństwo powrotu materiałów radioaktywnych na Ziemię.
Również Organizacja Narodów Zjednoczonych wraz z Międzynarodową Agencją ds energia atomowa(MAEA) opracowały ramy zapewniające bezpieczne użytkowanieźródła energii jądrowej w przestrzeni kosmicznej. Mają one na celu uzupełnienie standardów bezpieczeństwa MAEA wytycznymi wysokiego szczebla, które uwzględniają dodatkowe środki bezpieczeństwa dotyczące wykorzystania źródeł energii jądrowej w zasobach kosmicznych na wszystkich etapach misji: wystrzelenia, eksploatacji i likwidacji.
Czy powinienem obawiać się promieniowania podczas korzystania z transportu lotniczego?
Promienie kosmiczne niosące promieniowanie docierają do prawie wszystkich zakątków naszej planety, ale rozprzestrzenianie się promieniowania nie jest proporcjonalne. Pole magnetyczne Ziemi odchyla znaczną liczbę naładowanych cząstek strefa równikowa, skupiając w ten sposób więcej promieniowania na biegunie północnym i południowym. Ponadto, jak już wspomniano, promieniowanie kosmiczne zależy od wysokości. Osoby żyjące na poziomie morza otrzymują około 0,003 mSv rocznie z promieniowania kosmicznego, natomiast osoby żyjące na poziomie 2 km mogą otrzymać dwukrotnie więcej promieniowania.
Jak wiadomo, przy prędkości przelotowej samolotów pasażerskich wynoszącej 900 km/h, biorąc pod uwagę stosunek oporu powietrza do siły nośnej, optymalna wysokość lotu samolotu wynosi zwykle około 9-10 km. Kiedy więc samolot wzniesie się na taką wysokość, poziom narażenia na promieniowanie może wzrosnąć prawie 25 razy w porównaniu z poziomem na wysokości 2 km.
Pasażerowie lotów transatlantyckich są narażeni na największą ilość promieniowania podczas lotu. Podczas lotu z USA do Europy osoba może otrzymać dodatkowe 0,05 mSv. Faktem jest, że atmosfera ziemska posiada odpowiednią ochronę ekranującą przed promieniowaniem kosmicznym, jednak gdy samolot pasażerski zostanie podniesiony na wspomnianą powyżej optymalną wysokość, ochrona ta częściowo zanika, co prowadzi do dodatkowego narażenia na promieniowanie. Dlatego częste loty przez ocean zwiększają ryzyko otrzymania przez organizm zwiększonej dawki promieniowania. Przykładowo 4 takie loty mogą kosztować osobę dawkę 0,4 mSv.
Jeśli mówimy o pilotach, sytuacja tutaj jest nieco inna. Ponieważ często latają przez Atlantyk, dawka promieniowania dla pilotów linii lotniczych może przekraczać 5 mSv rocznie. Według standardów Ukrainy osoby otrzymujące taką dawkę są już przyrównywane do innej kategorii - osób, które nie są bezpośrednio zaangażowane w pracę ze źródłami promieniowania jonizującego, ale ze względu na lokalizację miejsc pracy w pomieszczeniach i na terenach przemysłowych obiektów o technologie radiacyjno-jądrowe, mogą zostać poddani dodatkowemu narażeniu. Dla takich osób limit dawki promieniowania wynosi 2 mSv rocznie.
Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej wykazała duże zainteresowanie tą problematyką. MAEA opracowała szereg standardów bezpieczeństwa, a problem narażenia załóg statków powietrznych znalazł odzwierciedlenie także w jednym z tych dokumentów. Zgodnie z zaleceniami Agencji za ustalenie poziomu dawki referencyjnej dla załóg statków powietrznych odpowiedzialny jest krajowy organ regulacyjny lub inny właściwy i kompetentny organ. W przypadku przekroczenia tej dawki pracodawcy załóg statków powietrznych muszą podjąć odpowiednie działania w celu oceny dawek i ich zarejestrowania. Ponadto muszą informować członkinie załogi statku powietrznego o zagrożeniach związanych z narażeniem zarodka lub płodu na promieniowanie kosmiczne oraz o konieczności wczesnego ostrzegania o ciąży.
Czy przestrzeń można uznać za miejsce składowania odpadów promieniotwórczych?
Widzieliśmy już, że promieniowanie kosmiczne, choć nie ma katastrofalnych skutków dla ludzkości, może zwiększyć poziom promieniowania ludzkiego. Oceniając wpływ promieni kosmicznych na człowieka, wielu naukowców bada także możliwość wykorzystania przestrzeni kosmicznej dla potrzeb ludzkości. W kontekście tego artykułu koncepcja pochówku wygląda bardzo niejednoznacznie i interesująco odpady radioaktywne w kosmosie.
Fakt jest taki naukowcy z krajów, gdzie są aktywnie wykorzystywane energia nuklearna, stale poszukują miejsc, w których można bezpiecznie składować odpady radioaktywne, które stale się gromadzą. Niektórzy naukowcy uznali również przestrzeń kosmiczną za potencjalne miejsce składowania odpadów niebezpiecznych. Na przykład specjaliści z państwa biuro projektowe Jużnoje, które znajduje się w Dniepropietrowsku, wraz z Międzynarodową Akademią Astronautyki bada techniczne elementy wdrożenia idei zakopywania odpadów w głębokim kosmosie.
Z jednej strony wysłanie takich odpadów w przestrzeń kosmiczną jest bardzo wygodne, gdyż można je przeprowadzić w dowolnym czasie i w nieograniczonych ilościach, co eliminuje pytanie o przyszłość tych odpadów w naszym ekosystemie. Co więcej, jak zauważają eksperci, takie loty nie wymagają dużej precyzji. Ale z drugiej strony ta metoda również ma słabe strony. Głównym problemem jest zapewnienie bezpieczeństwa biosfery Ziemi na wszystkich etapach wystrzeliwania rakiety nośnej. Prawdopodobieństwo wypadku podczas uruchamiania jest dość wysokie i szacuje się je na prawie 2-3%. Pożar lub eksplozja rakiety nośnej podczas startu, podczas lotu lub jej upadek może spowodować znaczne rozproszenie niebezpiecznych odpadów radioaktywnych. Dlatego też studiując tę metodę, należy skupić szczególną uwagę na kwestii bezpieczeństwa w sytuacjach awaryjnych.
Olga Makarowska, Zastępca Przewodniczącego Państwowego Urzędu Dozoru Jądrowego Ukrainy; Dmitry Chumak, wiodący inżynier sektora wsparcia informacyjnego Działu Informacyjno-Technicznego SSTC NRS, 03.10.2014
https://site/wp-content/uploads/2015/09/diagram11.jpg 450 640 Admin //site/wp-content/uploads/2017/08/Logo_Uatom.pngAdmin 2015-09-29 09:58:38 2017-11-06 10:52:43 Promieniowanie i przestrzeń kosmiczna: co musisz wiedzieć? (Sekrety „promieniowania” skrywane przez przestrzeń kosmiczną)