Les rayonnements dans l’espace affectent les humains. Qu'est-ce que le rayonnement cosmique ? Sources, danger

Une bande dessinée sur la façon dont les scientifiques exploreront Mars dans le cadre de la lutte contre le rayonnement cosmique.

Il examine plusieurs pistes de recherche future pour protéger les astronautes des radiations, notamment la pharmacothérapie, le génie génétique et la technologie d’hibernation. Les auteurs notent également que les radiations et le vieillissement détruisent le corps de la même manière et suggèrent que les moyens de lutter contre l’un peuvent également fonctionner contre l’autre. Un article avec une devise combative dans le titre : Viva la radiorésistance ! ("Vive la résistance aux radiations!") a été publié dans le magazine Oncotarget.

« La renaissance de l’exploration spatiale mènera probablement aux premières missions humaines sur Mars et dans l’espace lointain. Mais pour survivre dans des conditions de rayonnement cosmique accru, les gens devront devenir plus résistants aux radiations cosmiques. facteurs externes. Dans cet article, nous proposons une méthodologie pour obtenir une radiorésistance, une résistance au stress et une résistance au vieillissement améliorées. Tout en travaillant sur la stratégie, nous avons réuni d'éminents scientifiques de Russie, ainsi que de la NASA, de l'Agence spatiale européenne, du Centre radiologique canadien et de plus de 25 autres centres dans le monde. Les technologies de radiorésistance seront également utiles sur Terre, surtout si « l’effet secondaire » est une longévité saine », commente Alexander Zhavoronkov, professeur agrégé au MIPT.

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Nous veillerons à ce que les radiations n’empêchent pas l’humanité de conquérir l’espace et de coloniser Mars. Grâce aux scientifiques, nous nous envolerons vers la planète rouge et y ferons une discothèque et un barbecue .

L'espace contre l'homme

« À l’échelle cosmique, notre planète n’est qu’un petit vaisseau bien protégé des radiations cosmiques. Le champ magnétique terrestre dévie les particules chargées solaires et galactiques, réduisant ainsi considérablement le niveau de rayonnement à la surface de la planète. Lors de vols spatiaux longue distance et de colonisation de planètes dotées de champs magnétiques très faibles (par exemple Mars), une telle protection n'existera pas, et les astronautes et les colons seront constamment exposés à des flux de particules chargées d'une énergie énorme. En fait, l'avenir spatial de l'humanité dépend de la manière dont nous surmontons ce problème », explique le chef du département de radiobiologie expérimentale et de médecine radiologique du Centre fédéral de biophysique médicale du nom d'A. I. Burnazyan, professeur de l'Académie des sciences de Russie, employé de le laboratoire de développement d'innovations médicaments MIPT Andreïan Osipov.

L'homme est sans défense face aux dangers de l'espace : rayonnement solaire, rayons cosmiques galactiques, champs magnétiques, environnement radioactif de Mars, ceinture de radiations terrestre, microgravité (apesanteur).

L'humanité envisage sérieusement de coloniser Mars - SpaceX promet d'amener des humains sur la planète rouge dès 2024, mais certains problèmes importants n'ont toujours pas été résolus. Ainsi, l’un des principaux risques pour la santé des astronautes est le rayonnement cosmique. Les rayonnements ionisants endommagent les molécules biologiques, notamment l'ADN, ce qui entraîne divers troubles : du système nerveux, du système cardiovasculaire et, principalement, des cancers. Les scientifiques proposent d'unir leurs forces et, en utilisant les dernières avancées de la biotechnologie, d'augmenter la radiorésistance humaine afin qu'elle puisse conquérir l'immensité de l'espace profond et coloniser d'autres planètes.

Défense humaine

Le corps dispose de moyens pour se protéger des dommages causés à l’ADN et le réparer. Notre ADN est constamment exposé aux rayonnements naturels, ainsi qu’aux espèces réactives de l’oxygène (ROS), qui se forment au cours de la respiration cellulaire normale. Mais lorsque l’ADN est réparé, notamment en cas de dommages graves, des erreurs peuvent survenir. L’accumulation de dommages à l’ADN est considérée comme l’une des principales causes du vieillissement, c’est pourquoi les radiations et le vieillissement sont des ennemis similaires de l’humanité. Cependant, les cellules peuvent s’adapter aux radiations. Il a été démontré qu’une petite dose de rayonnement non seulement ne cause aucun dommage, mais prépare également les cellules à faire face à des doses plus élevées. Désormais des normes internationales protection contre les radiations ceci n'est pas pris en compte. Des recherches récentes suggèrent qu’il existe un certain seuil de rayonnement en dessous duquel s’applique le principe « dur à l’entraînement, facile au combat ». Les auteurs de l'article estiment qu'il est nécessaire d'étudier les mécanismes d'adaptabilité radio afin de les mettre en service.

Moyens d'augmenter la radiorésistance : 1) thérapie génique, génie génétique multiplex, évolution expérimentale ; 2) biobanques, technologies régénératives, ingénierie des tissus et des organes, renouvellement cellulaire induit, thérapie cellulaire ; 3) radioprotecteurs, géroprotecteurs, antioxydants ; 4) hibernation ; 5) composants organiques deutérés ; 6) sélection médicale des personnes radiorésistantes.

Chef du Laboratoire de génétique de la durée de vie et du vieillissement au MIPT, membre correspondant de l'Académie des sciences de Russie, docteur Sciences Biologiques Alexey Moskalev explique : « Nos études à long terme sur les effets de faibles doses de rayonnements ionisants sur la durée de vie d'animaux modèles ont montré que de petits effets dommageables peuvent stimuler les systèmes de défense des cellules et de l'organisme (réparation de l'ADN, protéines de choc thermique, élimination de cellules non viables, immunité innée). Cependant, dans l’espace, les humains seront confrontés à une gamme de doses de rayonnement plus large et plus dangereuse. Nous avons accumulé une grande base de données de géroprotecteurs. Les connaissances acquises suggèrent que nombre d’entre eux fonctionnent selon le mécanisme d’activation des capacités de réserve et d’augmentation de la résistance au stress. Il est probable qu’une telle stimulation aidera les futurs colonisateurs de l’espace. »

Ingénierie des astronautes

De plus, la radiorésistance diffère selon les personnes : certaines sont plus résistantes aux radiations, d’autres moins. La sélection médicale des individus radiorésistants consiste à prélever des échantillons de cellules sur des candidats potentiels et à analyser de manière approfondie la radioadaptivité de ces cellules. Ceux qui résistent le mieux aux radiations s’envoleront dans l’espace. De plus, il est possible de mener des études pangénomiques sur des personnes vivant dans des zones où haut niveau rayonnement de fond ou ceux qui le rencontrent par profession. Les différences génomiques des personnes moins sensibles au cancer et à d’autres maladies liées aux radiations pourraient à l’avenir être isolées et « greffées » sur des astronautes à l’aide de méthodes modernes de génie génétique telles que l’édition du génome.

Il existe plusieurs options pour lesquelles des gènes doivent être introduits pour augmenter la radiorésistance. Premièrement, les gènes antioxydants aideront à protéger les cellules des espèces réactives de l’oxygène produites par les radiations. Plusieurs groupes expérimentaux ont déjà tenté avec succès de réduire la sensibilité aux radiations en utilisant de tels transgènes. Cependant, cette méthode ne vous évitera pas une exposition directe aux rayonnements, mais uniquement une exposition indirecte.

Vous pouvez introduire des gènes pour les protéines responsables de la réparation de l'ADN. De telles expériences ont déjà été réalisées - certains gènes ont vraiment aidé et d'autres ont conduit à une instabilité génomique accrue, ce domaine attend donc de nouvelles recherches.

Une méthode plus prometteuse consiste à utiliser des transgènes radioprotecteurs. De nombreux organismes (tels que les tardigrades) ont haut degré radiorésistance, et si nous découvrons quels gènes et mécanismes moléculaires sont à l'origine de cette radiorésistance, elles pourront être transposées chez l'homme grâce à la thérapie génique. Pour tuer 50 % des tardigrades, il faut une dose de rayonnement 1 000 fois supérieure à celle mortelle pour l’homme. Récemment, on a découvert une protéine qui serait l'un des facteurs d'une telle endurance - ce qu'on appelle le suppresseur de dommages Dsup. Dans une expérience avec une lignée cellulaire humaine, il s'est avéré que l'introduction du gène Dsup réduit les dommages de 40 %. Cela fait de ce gène un candidat prometteur pour protéger les humains des radiations.

Trousse de premiers secours du combattant

Les médicaments qui augmentent la défense de l'organisme contre les radiations sont appelés « radioprotecteurs ». À ce jour, il n’existe qu’un seul radioprotecteur approuvé par la FDA. Mais les principales voies de signalisation des cellules impliquées dans les processus des pathologies séniles sont également impliquées dans les réponses aux radiations. Sur cette base, les géroprotecteurs - médicaments qui réduisent le taux de vieillissement et prolongent l'espérance de vie - peuvent également servir de radioprotecteurs. Selon les bases de données Geroprotectors.org et DrugAge, il existe plus de 400 géroprotecteurs potentiels. Les auteurs estiment qu'il sera utile de considérer médicaments existants pour la présence de propriétés géro- et radioprotectrices.

Étant donné que les rayonnements ionisants agissent également par l’intermédiaire d’espèces réactives de l’oxygène, les absorbeurs rédox ou, plus simplement, les antioxydants tels que le glutathion, le NAD et son précurseur NMN, peuvent aider à faire face aux rayonnements. Ces dernières semblent jouer un rôle important dans la réponse aux dommages de l’ADN et présentent donc un grand intérêt du point de vue de la protection contre les radiations et le vieillissement.

Hypernation en hibernation

Peu après le lancement du premier vols spatiaux Sergei Korolev, concepteur principal du programme spatial soviétique, a commencé à développer projet ambitieux vol habité vers Mars. Son idée était de mettre l’équipage en état d’hibernation pendant de longues périodes. voyage dans l'espace. Pendant l'hibernation, tous les processus du corps ralentissent. Les expériences sur les animaux montrent que dans cet état, la résistance aux facteurs extrêmes augmente : diminution de la température, doses mortelles rayonnements, surcharges, etc. En URSS, le projet Mars a été fermé après la mort de Sergueï Korolev. Et actuellement, l'Agence spatiale européenne travaille sur le projet Aurora pour des vols vers Mars et la Lune, qui envisage la possibilité d'hiberner les astronautes. L'ESA estime que l'hibernation offrira une plus grande sécurité lors des vols automatisés de longue durée. Si nous parlons de la future colonisation de l’espace, il est alors plus facile de transporter et de protéger des radiations une banque de cellules germinales cryoconservées qu’une population de personnes « prêtes ». Mais cela ne se produira clairement pas dans un avenir proche, et peut-être qu’à ce moment-là, les méthodes de radioprotection seront suffisamment développées pour que les gens n’aient plus peur de l’espace.

Artillerie lourde

Tous composés organiques contiennent des liaisons carbone-hydrogène (C-H). Cependant, il est possible de synthétiser des composés contenant du deutérium, un analogue plus lourd de l'hydrogène, au lieu de l'hydrogène. En raison de sa plus grande masse, les liaisons avec le deutérium sont plus difficiles à rompre. Cependant, le corps est conçu pour fonctionner avec de l’hydrogène, donc si trop d’hydrogène est remplacé par du deutérium, cela peut avoir des conséquences néfastes. Il a été démontré chez divers organismes que l’ajout d’eau deutérée augmente la durée de vie et a des effets anticancéreux, mais plus de 20 % d’eau deutérée dans l’alimentation commence à avoir des effets toxiques. Les auteurs de l'article estiment que des essais précliniques devraient être menés et qu'un seuil de sécurité devrait être recherché.

Une alternative intéressante consiste à remplacer non pas l’hydrogène, mais le carbone par un analogue plus lourd. Le 13 C n'est que 8 % plus lourd que le 12 C, tandis que le deutérium est 100 % plus lourd que l'hydrogène - de tels changements seront moins critiques pour le corps. Cependant, cette méthode ne protège pas contre la rupture des liaisons N-H et O-H qui maintiennent les bases de l’ADN ensemble. De plus, la production de 13 C est actuellement très coûteuse. Toutefois, si les coûts de production peuvent être réduits, le remplacement du carbone pourrait offrir une protection humaine supplémentaire contre les rayonnements cosmiques.

« Le problème de la radioprotection des participants aux missions spatiales appartient à la classe des problèmes très complexes qui ne peuvent être résolus dans le cadre d'un seul centre scientifique ou même un pays entier. C'est pour cette raison que nous avons décidé de réunir des spécialistes des principaux centres de Russie et du monde entier afin d'apprendre et de consolider leur vision des moyens de résoudre ce problème. En particulier, parmi Auteurs russes Il existe des articles rédigés par des scientifiques de la FMBC qui portent ce nom. A.I. Burnazyan, Institut des problèmes biomédicaux de l'Académie des sciences de Russie, MIPT et d'autres institutions de renommée mondiale. Au cours des travaux sur le projet, beaucoup de participants se sont rencontrés pour la première fois et envisagent désormais de poursuivre les recherches communes qu'ils ont commencées », conclut Ivan Ozerov, coordinateur du projet, radiobiologiste, chef du groupe d'analyse des voies de signalisation cellulaire. à la startup Insilico de Skolkovo.

Designer Elena Khavina, service de presse du MIPT

Où μ – coefficient d'atténuation massique du rayonnement X cm 2 /g, X/ ρ – épaisseur massique de la protection g/cm2. Si plusieurs couches sont considérées, alors sous l'exposant se trouvent plusieurs termes avec un signe moins.

Débit de dose de rayonnement absorbé par les rayons X par unité de temps N déterminé par l'intensité du rayonnement je et coefficient d'absorption de masse μ FR

N = µ EN I

Pour les calculs, les coefficients d'extinction et d'absorption de masse pour différentes significations Les énergies des rayons X sont prises selon les coefficients d'atténuation de masse des rayons X du NIST.

Le tableau 1 présente les paramètres utilisés et les résultats de calcul de la dose de rayonnement absorbée et équivalente provenant de la protection.

Tableau 1. Caractéristiques du rayonnement X, coefficients d'atténuation en Al et coefficients d'absorption dans le corps, épaisseur de protection, résultat du calcul de la dose de rayonnement absorbée et équivalente par jour*

*Remarque – l'épaisseur de la protection LM-5 et des combinaisons spatiales « Krechet », « XA-25 » et « XA-15 » en équivalent aluminium, qui correspond à 5,6, 1,3, 0,9 et 0,6 mm de tôle d'aluminium ; épaisseur de protection « ХО-25 », « Orlan-M » et A7L de substance équivalente tissulaire, qui correspond à 2,3, 1,9 et 1,5 mm de substance équivalente tissulaire.

Ce tableau permet d'estimer la dose de rayonnement par jour pour d'autres valeurs d'intensité de rayonnement X, en multipliant par le coefficient du rapport entre la valeur de flux tabulée et la moyenne souhaitée par jour. Les résultats du calcul sont présentés dans la Fig. 3 et 4 sous la forme d'une échelle de dose de rayonnement absorbée.

Les calculs montrent qu'un module lunaire doté d'un bouclier de 1,5 g/cm 2 (ou 5,6 mm Al) absorbe complètement les rayons X mous et durs du Soleil. Pour la plupart flash puissantà partir du 4 novembre 2003 (en 2013 et enregistré depuis 1976), l'intensité de son rayonnement X au pic était de 28·10−4 W/m2 pour un rayonnement doux et de 4·10−4 W/m2 pour un rayonnement dur . L'intensité moyenne par jour sera respectivement de 10 W/m2 jour et 1,3 W/m2. La dose de rayonnement quotidienne pour l'équipage est de 8 rad ou 0,08 Gy, ce qui est sans danger pour les humains.

La probabilité d’événements comme le 4 novembre 2003 est estimée à 30 minutes sur 37 ans. Soit égal à ~1/650000 heure−1. C'est une très faible probabilité. A titre de comparaison, une personne moyenne passe environ 300 000 heures hors de chez elle au cours de sa vie, ce qui correspond à la possibilité d'être témoin oculaire de l'événement radiologique du 4 novembre 2003 avec une probabilité de 1/2.

Pour déterminer les besoins en rayonnement d'une combinaison spatiale, nous considérons les éruptions de rayons X sur le Soleil, lorsque leur intensité augmente 50 fois pour un rayonnement doux et 1 000 fois pour un rayonnement dur par rapport au fond quotidien moyen d'activité solaire maximale. D'après la fig. 4, la probabilité de tels événements est de 3 épidémies en 30 ans. L'intensité des rayons X mous sera égale à 4,3 Watt/m2 par jour et celle des rayons X durs à 0,26 W/m2.

Exigences de rayonnement et paramètres d'une combinaison spatiale lunaire

Dans une combinaison spatiale sur la surface lunaire, les doses équivalentes de rayonnement X augmentent.

Lorsque vous utilisez la combinaison spatiale « Krechet » pour valeurs du tableau intensité du rayonnement, la dose de rayonnement sera de 5 mrad/jour. La protection contre les rayons X est assurée par une feuille d'aluminium de 1,2 à 1,3 mm, réduisant l'intensité du rayonnement d'environ e9 = 7 600 fois. En utilisant une épaisseur de tôle d'aluminium plus faible, les doses de rayonnement augmentent : pour 0,9 mm Al – 15 mrad/jour, pour 0,6 mm Al – 120 mrad/jour.

Selon l'AIEA, ce rayonnement de fond est reconnu condition normale pour une personne.

Lorsque la puissance de rayonnement du Soleil augmente jusqu'à une valeur de 0,86 Watt/m 2 jour, la dose de rayonnement pour la protection de 0,6 mm Al est égale à 1,2 rad/ess, ce qui se situe à la limite des conditions normales et dangereuses pour la santé humaine.

Combinaison spatiale lunaire « Krechet ». Vue de la trappe ouverte du sac à dos par laquelle l'astronaute entre dans la combinaison spatiale. Dans le cadre du programme lunaire soviétique, il était nécessaire de créer une combinaison spatiale permettant de travailler directement sur la Lune pendant une période assez longue. Il s'appelait « Krechet » et est devenu le prototype des combinaisons spatiales « Orlan », qui sont aujourd'hui utilisées pour travailler dans l'espace. Poids 106 kg.

La dose de rayonnement augmente d'un ordre de grandeur lors de l'utilisation d'une protection équivalente aux tissus (polymères tels que mylar, nylon, feutre, fibre de verre). Ainsi, pour la combinaison spatiale Orlan-M, avec une protection de 0,21 g/cm 2 de substance équivalente aux tissus, l'intensité du rayonnement diminue d'environ e3 = 19 fois et la dose de rayonnement des rayons X pendant le tissu osseux le corps sera de 1,29 rad/ess. Pour la protection 0,25 g/cm 2 et 0,17 g/cm 2, respectivement, 1,01 et 1,53 rad/ess.

Équipage d'Apollo 16 John Young (commandant), Thomas Mattingly (pilote) module de commande) et Charles Duke (pilote du module lunaire) dans la combinaison spatiale A7LB. Il est difficile d'enfiler soi-même une telle combinaison spatiale.

Eugène Cernan en combinaison spatiale A7LB, mission Apollo 17.

A7L - le principal type de combinaison spatiale utilisée par les astronautes de la NASA dans le programme Apollo jusqu'en 1975. Vue avec une section de vêtements d'extérieur. Vêtements d'extérieur inclus : 1) tissu en fibre de verre ignifuge pesant 2 kg, 2) isolation thermique sous vide (EVTI) pour protéger une personne de la surchauffe lorsqu'elle est au soleil et d'une perte de chaleur excessive sur la surface non éclairée de la Lune, est un paquet de 7 couches de films minces de Mylar et de nylon avec une surface aluminisée brillante, un mince voile de fibres de Dacron a été posé entre les couches, le poids était de 0,5 kg ; 3) une couche anti-météore en nylon avec un revêtement en néoprène (3 à 5 mm d'épaisseur) et pesant 2 à 3 kg. La coque intérieure de la combinaison spatiale était faite de tissu durable, de plastique, de tissu caoutchouté et de caoutchouc. La masse de la coque intérieure est d'environ 20 kg. Le kit comprenait un casque, des mitaines, des bottes et du liquide de refroidissement. Le poids de l'ensemble de combinaison spatiale extravéhiculaire A7L est de 34,5 kg.

Avec une augmentation de l'intensité du rayonnement solaire jusqu'à une valeur de 0,86 Watt/m 2 jour, la dose de rayonnement pour la protection de 0,25 g/cm 2 , 0,21 g/cm 2 et 0,17 g/cm 2 de substance équivalente tissulaire, respectivement, est de 10,9, 12,9 et 15,3 rad/ess. Cette dose équivaut à 500 à 700 radiographies pulmonaires humaines. Une dose unique de 10 à 15 rads affecte. système nerveux et le psychisme, le risque de développer une leucémie sanguine augmente de 5%, observez retard mental chez les descendants des parents. Selon l'AIEA, ce rayonnement de fond constitue un danger très grave pour l'homme.

Avec une intensité de rayonnement X de 4,3 watts/m 2 par jour, la dose de rayonnement quotidienne est de 50 à 75 rad et provoque des maladies liées aux radiations.

Le cosmonaute Mikhaïl Tyurine dans la combinaison spatiale Orlan-M. La combinaison a été utilisée à la station MIR et à l'ISS de 1997 à 2009. Poids 112 kg. Actuellement, l'ISS utilise Orlan-MK (modernisé, informatisé). Poids 120 kg.

La solution la plus simple consiste à réduire à 1 heure le temps qu'un astronaute passe sous les rayons directs du Soleil. La dose de rayonnement absorbée dans la combinaison spatiale Orlan-M diminuera à 0,5 rad. Une autre approche consiste à opérer dans l’ombre de la station spatiale, auquel cas la durée de l’activité extravéhiculaire peut être considérablement augmentée, malgré le rayonnement X externe élevé. Si vous vous trouvez à la surface de la Lune bien au-delà de la base lunaire, un retour rapide et un abri ne sont pas toujours possibles. Vous pouvez utiliser l'ombre du paysage lunaire ou un parapluie contre les rayons X...

Simple façon efficace La protection contre les rayons X du Soleil réside dans l'utilisation de tôle d'aluminium dans une combinaison spatiale. À 0,9 mm d'Al (épaisseur 0,25 g/cm 2 en équivalent aluminium), la combinaison présente une marge de 67 fois par rapport au fond radiologique moyen. Avec une valeur de fond multipliée par 10 pour atteindre 0,86 Watt/m 2 jour, la dose de rayonnement est de 0,15 rad/jour. Même avec une augmentation soudaine de 50 fois du flux de rayons X depuis le fond moyen jusqu'à une valeur de 4,3 Watt/m 2 jour, la dose de rayonnement absorbée par jour ne dépassera pas 0,75 rad.

A 0,7 mm Al (épaisseur 0,20 g/cm 2 en équivalent aluminium), la protection maintient une marge de rayonnement de 35 fois. À 0,86 Watt/m2 jour, la dose de rayonnement ne dépassera pas 0,38 rad/jour. À 4,3 Watt/m2 jour, la dose de rayonnement absorbée ne dépassera pas 1,89 rad.

Les calculs montrent que pour assurer une radioprotection de 0,25 g/cm 2 en équivalent aluminium, un équivalent tissulaire de 1,4 g/cm 2 est nécessaire. Avec cette valeur de protection de masse de la combinaison spatiale, son épaisseur augmentera plusieurs fois et réduira sa convivialité.

RÉSULTATS ET CONCLUSIONS

Dans le cas du rayonnement protonique, la protection équivalente aux tissus présente un avantage de 20 à 30 % par rapport à l'aluminium.

En cas d'exposition aux rayons X, une combinaison de protection en équivalent aluminium est préférable aux polymères. Cette conclusion coïncide avec les résultats des recherches de David Smith et John Scalo.

Les combinaisons spatiales lunaires doivent avoir deux paramètres de protection :

1) paramètre de protection d'une combinaison spatiale avec des substances équivalentes aux tissus contre le rayonnement protonique, non inférieur à 0,21 g/cm 2 ;
2) le paramètre de protection de la combinaison spatiale en équivalent aluminium contre les rayons X, non inférieur à 0,20 g/cm 2 .

Lors de l'utilisation d'une protection Al dans la coque extérieure d'une combinaison spatiale d'une superficie de 2,5 à 3 m 2, le poids de la combinaison spatiale basée sur Orlan-MK augmentera de 5 à 6 kg.

Pour une combinaison spatiale lunaire, la dose totale absorbée de rayonnement du vent solaire et radiographies L'année d'activité solaire maximale sera de 0,19 rad/jour (dose de rayonnement équivalente - 8,22 mSv/jour). Une telle combinaison spatiale a une marge de sécurité contre les radiations de 4 fois pour le vent solaire et une marge de sécurité pour les radiations de 35 fois pour les rayons X. Aucune mesure de protection supplémentaire, telle que des parapluies anti-rayonnement en aluminium, n'est nécessaire.

Pour la combinaison spatiale Orlan-M, respectivement, 1,45 rad/jour (dose de rayonnement équivalente - 20,77 mSv/jour). La combinaison a une marge de sécurité contre les radiations multipliée par 4 pour le vent solaire.

Pour la combinaison spatiale A7L (A7LB) de la mission Apollo, respectivement, 1,70 rad/jour (dose de rayonnement équivalente - 23,82 mSv/jour). La combinaison a une marge de sécurité contre les radiations multipliée par 3 pour le vent solaire.

Lorsqu'elle reste continuellement pendant 4 jours à la surface de la Lune dans des combinaisons spatiales modernes de type Orlan ou A7L, une personne reçoit une dose de rayonnement de 0,06 à 0,07 Gy, ce qui présente un danger pour sa santé. Ceci est cohérent avec les conclusions de David Smith et John Scalo. , que dans l'espace cislunaire dans une combinaison spatiale moderne, dans les 100 heures, avec une probabilité de 10 %, une personne recevra une dose de rayonnement dangereuse pour la santé et la vie supérieure à 0,1 Gray. Les combinaisons spatiales de type Orlan ou A7L nécessitent des mesures supplémentaires de protection contre les rayons X, telles que des parapluies anti-rayonnement en aluminium.

La combinaison spatiale lunaire proposée à la base d'Orlan reçoit une dose de rayonnement de 0,76 rad ou 0,0076 Gy en 4 jours. (Une heure d'exposition au vent solaire sur la surface lunaire dans une combinaison spatiale correspond à deux radiographies pulmonaires.) Selon l'AIEA, le risque radiologique est reconnu comme une condition normale pour l'homme.

La NASA teste une nouvelle combinaison spatiale pour le prochain vol habité vers la Lune en 2020.

Au risque de rayonnement du vent solaire et des rayons X du Soleil, il existe un flux. Nous en reparlerons plus tard.

Comme nous l'avons déjà mentionné, dès que les Américains ont commencé leur programme spatial, leur scientifique James Van Allen a fait une découverte assez importante. Premier Américain satellite artificiel, qu'ils ont mis en orbite, était beaucoup plus petit que celui soviétique, mais Van Allen a pensé à y attacher un compteur Geiger. Ainsi, ce qui s’exprimait à la fin du XIXe siècle était officiellement confirmé. L'éminent scientifique Nikola Tesla a émis l'hypothèse que la Terre est entourée d'une ceinture de rayonnement intense.

Photographie de la Terre par l'astronaute William Anders

lors de la mission Apollo 8 (archives NASA)

Tesla, cependant, était considéré comme un grand excentrique, et science académique- voire fou, tant ses hypothèses sur la gigantesque charge électrique générée par le Soleil avaient longtemps été mises de côté, et le terme «vent solaire» ne provoquait que des sourires. Mais grâce à Van Allen, les théories de Tesla ont été relancées. À l'instigation de Van Allen et de plusieurs autres chercheurs, il a été établi que les ceintures de radiations dans l'espace commencent à 800 km au-dessus de la surface de la Terre et s'étendent jusqu'à 24 000 km. Puisque le niveau de rayonnement y est plus ou moins constant, le rayonnement entrant doit être approximativement égal au rayonnement sortant. Sinon, soit il s'accumulerait jusqu'à « cuire » la Terre, comme dans un four, soit il se tarirait. À cette occasion, Van Allen a écrit : « Les ceintures de rayonnement peuvent être comparées à un vaisseau qui fuit, qui se réapprovisionne constamment à partir du Soleil et se jette dans l'atmosphère. Une grande partie des particules solaires déborde du récipient et éclabousse, notamment dans les zones polaires, provoquant des aurores polaires, des orages magnétiques et d’autres phénomènes similaires.

Le rayonnement des ceintures de Van Allen dépend du vent solaire. De plus, ils semblent focaliser ou concentrer ce rayonnement en eux-mêmes. Mais comme ils ne peuvent concentrer en eux que ce qui vient directement du Soleil, une autre question reste ouverte : quelle est la quantité de rayonnement présente dans le reste du cosmos ?

Orbites de particules atmosphériques dans l'exosphère(dic.academic.ru)

La Lune n'a pas de ceintures de Van Allen. Elle n'a pas non plus d'atmosphère protectrice. Elle est ouverte à tous vents solaires. Si une forte éruption solaire s'était produite pendant l'expédition lunaire, un flux colossal de rayonnement aurait incinéré à la fois les capsules et les astronautes sur la partie de la surface lunaire où ils passaient leur journée. Ces radiations ne sont pas seulement dangereuses, elles sont mortelles !

En 1963, des scientifiques soviétiques ont déclaré au célèbre astronome britannique Bernard Lovell qu'ils ne connaissaient aucun moyen de protéger les astronautes des effets mortels des radiations cosmiques. Cela signifiait que même les coques métalliques beaucoup plus épaisses des appareils russes ne pouvaient pas résister aux radiations. Comment le métal le plus fin (presque comme une feuille) utilisé dans les capsules américaines pourrait-il protéger les astronautes ? La NASA savait que c'était impossible. Les singes de l'espace sont morts moins de 10 jours après leur retour, mais la NASA ne nous l'a jamais dit la vraie raison leur mort.

Singe-astronaute (archive RGANT)

La plupart des gens, même ceux qui connaissent l’espace, ne sont pas conscients de l’existence de radiations mortelles qui imprègnent ses étendues. Curieusement (ou peut-être simplement pour des raisons que l'on peut deviner), dans l'Encyclopédie américaine Illustrated Encyclopedia of Space Technology, l'expression « rayonnement cosmique » n'apparaît pas une seule fois. Et en général, les chercheurs américains (notamment ceux associés à la NASA) évitent ce sujet à un kilomètre et demi.

Pendant ce temps, Lovell, après avoir discuté avec des collègues russes bien informés sur le rayonnement cosmique, a envoyé les informations dont il disposait à l'administrateur de la NASA, Hugh Dryden, mais il les a ignorées.

L'un des astronautes qui auraient visité la Lune, Collins, n'a mentionné le rayonnement cosmique que deux fois dans son livre :

"Au moins, la Lune se trouvait bien au-delà des ceintures de Van Allen de la Terre, ce qui signifiait une bonne dose de rayonnement pour ceux qui s'y rendaient et une dose mortelle pour ceux qui s'y attardaient."

"Ainsi, les ceintures de rayonnement de Van Allen entourant la Terre et la possibilité d'éruptions solaires nécessitent une compréhension et une préparation pour éviter d'exposer l'équipage à des doses accrues de rayonnement."

Alors, que signifie « comprendre et se préparer » ? Cela signifie-t-il qu’au-delà des ceintures de Van Allen, le reste de l’espace est exempt de radiations ? Ou la NASA avait-elle une stratégie secrète pour se mettre à l’abri des éruptions solaires après avoir pris la décision finale concernant l’expédition ?

La NASA a affirmé qu'elle pouvait simplement prédire les éruptions solaires et a donc envoyé des astronautes sur la Lune alors que des éruptions cutanées n'étaient pas attendues et que le danger des radiations pour eux était minime.

Pendant qu'Armstrong et Aldrin travaillaient dans l'espace

à la surface de la lune, Michael Collins

placé en orbite (archives NASA)

Cependant, d’autres experts affirment : « Il est seulement possible de prédire la date approximative du futur maximum de rayonnement et sa densité. »

Le cosmonaute soviétique Leonov s'est néanmoins rendu dans l'espace en 1966, mais dans une combinaison de plomb ultra-lourde. Mais à peine trois ans plus tard, les astronautes américains ont sauté sur la surface de la Lune, et non pas dans des combinaisons spatiales ultra-lourdes, bien au contraire ! Peut-être qu'au fil des années, les experts de la NASA ont réussi à trouver une sorte de matériau ultra-léger qui protège de manière fiable contre les radiations ?

Cependant, les chercheurs découvrent soudain qu'au moins Apollo 10, Apollo 11 et Apollo 12 ont décollé précisément à ces périodes où le nombre de taches solaires et correspondant Activité solaire approchaient du maximum. Le maximum théorique généralement accepté du cycle solaire 20 a duré de décembre 1968 à décembre 1969. Au cours de cette période, les missions Apollo 8, Apollo 9, Apollo 10, Apollo 11 et Apollo 12 auraient dépassé la zone de protection des ceintures de Van Allen et pénétré dans l'espace cislunaire.

Une étude plus approfondie des graphiques mensuels a montré que les éruptions solaires uniques sont un phénomène aléatoire, se produisant spontanément sur un cycle de 11 ans. Il arrive aussi que dans la période « basse » du cycle cela arrive un grand nombre de des épidémies sur une courte période et pendant la période « élevée » - un très petit nombre. Mais ce qui est important, c’est que de très fortes épidémies peuvent survenir à tout moment du cycle.

Durant l'ère Apollo, les astronautes américains passaient total presque 90 jours. Étant donné que le rayonnement des éruptions solaires imprévisibles atteint la Terre ou la Lune en moins de 15 minutes, la seule façon de s’en protéger serait d’utiliser des conteneurs en plomb. Mais si la puissance de la fusée était suffisante pour soulever un tel surpoids, alors pourquoi a-t-il fallu aller dans l'espace dans de minuscules capsules (littéralement 0,1 mm d'aluminium) à une pression de 0,34 atmosphère ?

Ceci malgré le fait que même fine couche Le revêtement protecteur, appelé « mylar », selon l’équipage d’Apollo 11, s’est avéré si lourd qu’il a dû être retiré d’urgence du module lunaire !

Il semble que la NASA ait sélectionné des gars spéciaux pour les expéditions lunaires, bien qu'adaptés aux circonstances, moulés non pas en acier, mais en plomb. Le chercheur américain sur le problème, Ralph Rene, n'a pas été trop paresseux pour calculer à quelle fréquence chacune des expéditions lunaires prétendument terminées aurait dû être affectée par l'activité solaire.

À propos, l'un des employés faisant autorité de la NASA (physicien émérite, d'ailleurs) Bill Modlin, dans son ouvrage « Perspectives pour les voyages interstellaires », a franchement rapporté : « Éruptions solaires peut émettre des protons GeV dans la même gamme d’énergie que la plupart des particules cosmiques, mais beaucoup plus intenses. L'augmentation de leur énergie avec l'augmentation du rayonnement présente un danger particulier, puisque les protons GeV pénètrent plusieurs mètres de matière... Les éruptions solaires (ou stellaires) avec émission de protons constituent un danger très grave qui se produit périodiquement dans l'espace interplanétaire, qui fournit un rayonnement dose de centaines de milliers de roentgens en quelques heures à la distance du Soleil à la Terre. Cette dose est mortelle et des millions de fois supérieure à celle autorisée. La mort peut survenir après 500 roentgens en peu de temps.

Oui, les courageux Américains ont alors dû briller pire que la quatrième centrale de Tchernobyl. " Particules spatiales dangereux, ils viennent de toutes les directions et nécessitent au moins deux mètres d’écran dense autour de tout organisme vivant. Mais les capsules spatiales présentées par la NASA à ce jour mesuraient un peu plus de 4 m de diamètre. Avec l'épaisseur des parois recommandée par Modlin, les astronautes, même sans aucun équipement, n'y rentreraient pas, sans compter qu'il n'y aurait pas eu assez de carburant pour soulever de telles capsules. Mais, évidemment, ni les dirigeants de la NASA ni les astronautes qu’ils ont envoyés sur la Lune n’ont lu les livres de leurs collègues et, ignorant parfaitement, ont surmonté toutes les épines sur la route vers les étoiles.

Cependant, peut-être que la NASA a réellement développé pour eux une sorte de combinaison spatiale ultra-fiable, utilisant un matériau ultra-léger (évidemment très secret) qui protège contre les radiations ? Mais pourquoi n’a-t-il pas été utilisé ailleurs, comme on dit, à des fins pacifiques ? Bon, d’accord, ils ne voulaient pas aider l’URSS avec Tchernobyl : après tout, la perestroïka n’avait pas encore commencé. Mais, par exemple, en 1979, aux mêmes États-Unis, un accident majeur s'est produit dans la centrale nucléaire de Three Mile Island, entraînant la fusion du cœur du réacteur. Alors pourquoi les liquidateurs américains n’ont-ils pas utilisé des combinaisons spatiales basées sur la technologie tant vantée de la NASA, coûtant pas moins de 7 millions de dollars, pour éliminer cette mine nucléaire à action retardée sur leur territoire ?

Depuis leur apparition sur Terre, tous les organismes ont existé, se sont développés et ont évolué sous une exposition constante aux rayonnements. Le rayonnement est tout aussi naturel un phénomène naturel, comme le vent, les marées, la pluie, etc.

Le rayonnement de fond naturel (NBR) était présent sur Terre à toutes les étapes de sa formation. Elle était là bien avant la vie, puis est apparue la biosphère. La radioactivité et les rayonnements ionisants qui l'accompagnent ont été un facteur qui a influencé l'état actuel de la biosphère, l'évolution de la Terre, la vie sur Terre et la composition élémentaire. système solaire. Tout organisme est exposé au rayonnement de fond caractéristique d’une zone donnée. Jusque dans les années 1940 elle était causée par deux facteurs : la désintégration des radionucléides origine naturelle, localisé à la fois dans l'habitat d'un organisme donné, dans l'organisme lui-même et par les rayons cosmiques.

Les sources de rayonnement naturel (naturel) sont l'espace et les radionucléides naturels contenus sous forme naturelle et concentrés dans tous les objets de la biosphère : sol, eau, air, minéraux, organismes vivants, etc. N'importe lequel des objets qui nous entourent et nous-mêmes au sens absolu les mots sont radioactifs.

La population mondiale reçoit la principale dose de rayonnement de sources naturelles radiation. La plupart d'entre eux sont tels qu'il est absolument impossible d'éviter l'exposition à leurs rayonnements. Tout au long de l'histoire de la Terre différents types le rayonnement pénètre la surface de la Terre depuis l'espace et provient de substances radioactives situées dans la croûte terrestre. Une personne est exposée aux radiations de deux manières. Les substances radioactives peuvent se trouver à l'extérieur du corps et l'irradier de l'extérieur (dans ce cas on parle d'irradiation externe) ou elles peuvent se retrouver dans l'air qu'une personne respire, dans la nourriture ou l'eau et pénétrer à l'intérieur du corps (cette méthode d'irradiation est dit interne).

Tout habitant de la Terre est exposé aux rayonnements provenant de sources naturelles de rayonnement. Cela dépend en partie de l’endroit où vivent les gens. Dans certaines régions du globe, en particulier là où se trouvent des roches radioactives, les niveaux de rayonnement sont nettement supérieurs à la moyenne et, dans d’autres endroits, ils sont inférieurs. Les sources terrestres de rayonnement sont collectivement responsables de la majeure partie des rayonnements auxquels les humains sont exposés en raison de rayonnement naturel. En moyenne, ils fournissent plus des 5/6 de la dose équivalente efficace annuelle reçue par la population, principalement du fait de l'exposition interne. Le reste est apporté par les rayons cosmiques, principalement par irradiation externe.

Le fond de rayonnement naturel est formé par le rayonnement cosmique (16 %) et le rayonnement créé par les radionucléides dispersés dans la nature contenus dans la croûte terrestre, l'air de surface, le sol, l'eau, les plantes, les aliments, dans les organismes animaux et humains (84 %). Le rayonnement de fond technogénique est principalement associé au traitement et au transport rochers, brûlant charbon, pétrole, gaz et autres combustibles fossiles, ainsi que des tests armes nucléaires et l'énergie nucléaire.

Le rayonnement de fond naturel fait partie intégrante environnement, qui a un impact significatif sur la vie humaine. Le rayonnement naturel varie considérablement selon les régions de la Terre. La dose équivalente dans le corps humain est en moyenne de 2 mSv = 0,2 rem. Développement évolutif montre que dans les conditions naturelles, des conditions optimales sont assurées pour la vie des humains, des animaux et des plantes. Par conséquent, lors de l’évaluation des dangers causés par les rayonnements ionisants, il est essentiel de connaître la nature et les niveaux d’exposition provenant de diverses sources.

Étant donné que les radionucléides, comme tous les atomes, forment dans la nature certains composés et, conformément à leur propriétés chimiques font partie de certains minéraux, la répartition des radionucléides naturels dans la croûte terrestre est inégale. Le rayonnement cosmique, comme mentionné ci-dessus, dépend également d'un certain nombre de facteurs et peut différer plusieurs fois. Ainsi, le rayonnement de fond naturel est différent selon les endroits du globe. Ceci est lié à la convention du concept de « fond de rayonnement normal » : avec l'altitude au-dessus du niveau de la mer, le fond augmente en raison du rayonnement cosmique, dans les endroits où des granites ou des sables riches en thorium remontent à la surface, le rayonnement de fond est également plus élevé. , et ainsi de suite. Par conséquent, nous ne pouvons parler que du fond de rayonnement naturel moyen pour une zone, un territoire, un pays donné, etc.

La dose efficace moyenne reçue par un habitant de notre planète à partir de sources naturelles par an est de 2,4 mSv .

Environ 1/3 de cette dose est due au rayonnement externe (à peu près également provenant de l'espace et des radionucléides) et 2/3 est dû au rayonnement interne, c'est-à-dire aux radionucléides naturels situés à l'intérieur de notre corps. L'activité spécifique humaine moyenne est d'environ 150 Bq/kg. Le rayonnement de fond naturel (rayonnement externe) au niveau de la mer est en moyenne d'environ 0,09 μSv/h. Cela correspond à environ 10 µR/h.

Rayonnement cosmique est un flux de particules ionisantes qui tombe sur Terre depuis l’espace. La composition du rayonnement cosmique comprend :

Le rayonnement cosmique se compose de trois composants d’origine différente :

1) le rayonnement des particules capturées par le champ magnétique terrestre ;

2) rayonnement cosmique galactique ;

3) rayonnement corpusculaire du Soleil.

Rayonnement de particules chargées capturées par le champ magnétique terrestre - à une distance de 1,2 à 8 rayons terrestres il existe des ceintures de rayonnement contenant des protons d'une énergie de 1 à 500 MeV (principalement 50 MeV), des électrons d'une énergie d'environ 0,1 à 0,4 MeV et une petite quantité de particules alpha.

Composé. Les rayons cosmiques galactiques sont composés principalement de protons (79 %) et de particules alpha (20 %), reflétant l'abondance d'hydrogène et d'hélium dans l'Univers. Parmi les ions lourds, les ions fer sont les plus importants en raison de leur intensité relativement élevée et de leur grand numéro atomique.

Origine. Les sources des rayons cosmiques galactiques sont les éruptions stellaires, les explosions de supernova, l'accélération des pulsars, les explosions de noyaux galactiques, etc.

Durée de vie. La durée de vie des particules dans le rayonnement cosmique est d'environ 200 millions d'années. Le confinement des particules est dû au champ magnétique de l'espace interstellaire.

Interaction avec l'atmosphère . En entrant dans l’atmosphère, les rayons cosmiques interagissent avec les atomes d’azote, d’oxygène et d’argon. Les particules entrent en collision avec les électrons plus souvent qu'avec les noyaux, mais les particules à haute énergie perdent peu d'énergie. Lors des collisions avec des noyaux, les particules sont presque toujours éliminées du flux, de sorte que l'affaiblissement du rayonnement primaire est presque entièrement dû aux réactions nucléaires.

Lorsque les protons entrent en collision avec les noyaux, les neutrons et les protons sont expulsés des noyaux et des réactions de fission nucléaire se produisent. Les particules secondaires résultantes ont une énergie importante et induisent elles-mêmes les mêmes réactions nucléaires, c'est-à-dire que toute une cascade de réactions se forme, ce qu'on appelle la large gerbe atmosphérique. Une seule particule primordiale de haute énergie peut produire une pluie de dix générations successives de réactions produisant des millions de particules.

Les nouveaux noyaux et nucléons, qui constituent la composante nucléaire active du rayonnement, se forment principalement dans les couches supérieures de l'atmosphère. Dans sa partie inférieure, le flux de noyaux et de protons est considérablement affaibli en raison des collisions nucléaires et de nouvelles pertes par ionisation. Au niveau de la mer, il ne génère que quelques pour cent du débit de dose.

Radionucléides cosmogéniques

À la suite de réactions nucléaires se produisant sous l'influence des rayons cosmiques dans l'atmosphère et en partie dans la lithosphère, des noyaux radioactifs se forment. Parmi ceux-ci, la plus grande contribution à la création de dose est apportée par (émetteurs β : 3 H (T 1/2 = 12,35 ans), 14 C (T 1/2 = 5 730 ans), 22 Na (T 1/2 = 2,6 années) - pénétrant dans le corps humain avec de la nourriture. Comme il ressort des données présentées, la plus grande contribution au rayonnement est apportée par le carbone 14. Un adulte consomme environ 95 kg de carbone par an avec de la nourriture.

Radiation solaire, constitué de rayonnement électromagnétique jusqu'à la gamme des rayons X, de protons et de particules alpha ;

Les types de rayonnement répertoriés sont primaires ; ils disparaissent presque complètement à une altitude d'environ 20 km en raison de l'interaction avec couches supérieures atmosphère. Dans ce cas, un rayonnement cosmique secondaire se forme, qui atteint la surface de la Terre et affecte la biosphère (y compris l'homme). Le rayonnement secondaire comprend les neutrons, les protons, les mésons, les électrons et les photons.

L'intensité du rayonnement cosmique dépend de plusieurs facteurs :

Modifications du flux de rayonnement galactique,

Activité solaire,

Latitude géographique,

Altitudes au-dessus du niveau de la mer.

En fonction de l'altitude, l'intensité du rayonnement cosmique augmente fortement.

Radionucléides de la croûte terrestre.

Les isotopes à vie longue (avec une demi-vie de milliards d'années) qui n'ont pas eu le temps de se désintégrer au cours de l'existence de notre planète sont dispersés dans la croûte terrestre. Ils se sont probablement formés simultanément à la formation des planètes du système solaire (les isotopes à vie relativement courte se sont complètement désintégrés). Ces isotopes sont dits naturels substances radioactives, cela signifie ceux qui ont été formés et sont constamment reformés sans participation humaine. En se désintégrant, ils forment des isotopes intermédiaires, également radioactifs.

Sources externes Les rayonnements représentent plus de 60 radionucléides naturels présents dans la biosphère terrestre. Les éléments radioactifs naturels se trouvent relativement petite quantité dans toutes les coquilles et le noyau de la Terre. Sens spécial car les humains possèdent des éléments radioactifs de la biosphère, c'est-à-dire cette partie de la coquille terrestre (litho-, hydro- et atmosphère) où se trouvent les micro-organismes, les plantes, les animaux et les humains.

Depuis des milliards d'années, il y a eu un processus constant désintégration radioactive noyaux atomiques instables. En conséquence, la radioactivité totale de la substance et des roches terrestres a progressivement diminué. Les isotopes à vie relativement courte se sont complètement désintégrés. Ce sont principalement des éléments dont la demi-vie est mesurée en milliards d'années qui ont été conservés, ainsi que des produits secondaires de désintégration radioactive à durée de vie relativement courte, formant des chaînes successives de transformations, appelées familles d'éléments radioactifs. Dans la croûte terrestre, les radionucléides naturels peuvent être dispersés plus ou moins uniformément ou concentrés sous forme de dépôts.

Radionucléides naturels (naturels) peut être divisé en trois groupes :

Radionucléides appartenant aux familles radioactives (séries),

D'autres radionucléides (n'appartenant pas aux familles radioactives) devenus partie intégrante de la croûte terrestre lors de la formation de la planète,

Radionucléides formés sous l'influence du rayonnement cosmique.

Au cours de la formation de la Terre, des radionucléides, ainsi que des nucléides stables, sont également devenus partie intégrante de sa croûte. La plupart de Ces radionucléides appartiennent aux familles (séries) dites radioactives. Chaque série représente une chaîne de transformations radioactives successives, lorsque le noyau formé lors de la désintégration du noyau parent se désintègre également, à son tour, générant à nouveau un noyau instable, etc. Le début d'une telle chaîne est un radionucléide, qui ne se forme pas provenant d'un autre radionucléide, mais sont contenus dans la croûte terrestre et la biosphère dès leur naissance. Ce radionucléide est appelé l’ancêtre et toute la famille (série) porte son nom. Au total, il existe trois ancêtres dans la nature - l'uranium 235, l'uranium 238 et le thorium 232 et, par conséquent, trois séries radioactives - deux uranium et thorium. Toutes les séries se terminent par des isotopes stables du plomb.

La plupart longue période La demi-vie du thorium est de 14 milliards d’années, il a donc été presque entièrement préservé depuis l’accrétion de la Terre. L'uranium 238 s'est désintégré dans une large mesure, la grande majorité de l'uranium 235 s'est désintégrée et l'isotope neptunium 232 s'est entièrement désintégré. Pour cette raison, il y a beaucoup de thorium dans la croûte terrestre (près de 20 fois plus que l'uranium) et l'uranium 235 est 140 fois inférieur à l'uranium 238. L’ancêtre de la quatrième famille (neptunium) s’étant complètement désintégré depuis l’accrétion de la Terre, il est quasiment absent des roches. Le Neptunium a été trouvé à l'état de traces dans minerais d'uranium. Mais son origine est secondaire et est due au bombardement des noyaux d’uranium 238 par des neutrons cosmiques. Le neptunium est désormais produit à l'aide de réactions nucléaires artificielles. Pour un écologiste, cela n’a aucun intérêt.

Environ 0,0003 % (selon diverses sources 0,00025-0,0004 %) de la croûte terrestre est constitué d'uranium. Autrement dit, un mètre cube du sol le plus ordinaire contient en moyenne 5 grammes d'uranium. Il y a des endroits où cette quantité est des milliers de fois supérieure : ce sont les gisements d'uranium. Un mètre cube d'eau de mer contient environ 1,5 mg d'uranium. Ce naturel élément chimique est représenté par deux isotopes -238U et 235U, chacun étant l'ancêtre de sa propre série radioactive. La grande majorité de l'uranium naturel (99,3 %) est de l'uranium 238. Ce radionucléide est très stable, la probabilité de sa désintégration (à savoir sa désintégration alpha) est très faible. Cette probabilité est caractérisée par une demi-vie de 4,5 milliards d'années. Autrement dit, depuis la formation de notre planète, sa quantité a diminué de moitié. Il s’ensuit que le rayonnement de fond sur notre planète était autrefois plus élevé. Chaînes de transformations radioactives génératrices de radionucléides naturels de la série de l'uranium :

La série radioactive comprend à la fois les radionucléides à vie longue (c'est-à-dire les radionucléides à longue période demi-vie) et de courte durée, mais tous les radionucléides de la série existent dans la nature, même ceux qui se désintègrent rapidement. Cela est dû au fait qu'au fil du temps, un équilibre s'est établi (appelé « équilibre séculaire ») - le taux de désintégration de chaque radionucléide est égal au taux de sa formation.

Il existe des radionucléides naturels qui sont entrés dans la croûte terrestre lors de la formation de la planète et qui n'appartiennent pas à la série de l'uranium ou du thorium. Tout d’abord, c’est le potassium-40. La teneur en 40 K de la croûte terrestre est d'environ 0,00027 % (masse), la demi-vie est de 1,3 milliard d'années. Le nucléide fille, le calcium-40, est stable. Potassium-40 po un montant significatif fait partie des plantes et des organismes vivants et apporte une contribution significative à la dose totale de rayonnement interne reçue par l'homme.

Le potassium naturel contient trois isotopes : le potassium-39, le potassium-40 et le potassium-41, dont seul le potassium-40 est radioactif. Le rapport quantitatif de ces trois isotopes dans la nature ressemble à ceci : 93,08 %, 0,012 % et 6,91 %.

Le potassium 40 se décompose de deux manières. Environ 88 % de ses atomes subissent un rayonnement bêta et deviennent des atomes de calcium-40. Les 12 % d’atomes restants, subissant la capture du K, se transforment en atomes d’argon-40. La méthode potassium-argon pour déterminer l’âge absolu des roches et des minéraux est basée sur cette propriété du potassium-40.

Le troisième groupe de radionucléides naturels est constitué des radionucléides cosmogéniques. Ces radionucléides se forment sous l'influence du rayonnement cosmique provenant de nucléides stables résultant de réactions nucléaires. Ceux-ci incluent le tritium, le béryllium-7, le carbone-14 et le sodium-22. Par exemple, les réactions nucléaires de formation de tritium et de carbone 14 à partir d'azote sous l'influence de neutrons cosmiques :

Le carbone occupe une place particulière parmi les radio-isotopes naturels. Le carbone naturel est composé de deux isotopes stables, parmi lesquels prédomine le carbone 12 (98,89%). Le reste est presque entièrement constitué de carbone 13 (1,11 %).

En plus des isotopes stables du carbone, cinq autres isotopes radioactifs sont connus. Quatre d'entre eux (carbone-10, carbone-11, carbone-15 et carbone-16) ont des demi-vies très courtes (secondes et fractions de seconde). Un cinquième radio-isotope, le carbone 14, a une demi-vie de 5 730 ans.

Dans la nature, la concentration de carbone 14 est extrêmement faible. Par exemple, dans les plantes modernes, il y a un atome de cet isotope pour 10 9 atomes de carbone 12 et de carbone 13. Cependant, avec l’avènement des armes atomiques et de la technologie nucléaire, le carbone 14 est produit artificiellement par l’interaction de neutrons lents avec l’azote atmosphérique, de sorte que sa quantité ne cesse de croître.

Il existe une certaine convention concernant les antécédents considérés comme « normaux ». Ainsi, alors que la dose efficace annuelle « moyenne planétaire » par personne est de 2,4 mSv, dans de nombreux pays, cette valeur est de 7 à 9 mSv/an. Autrement dit, depuis des temps immémoriaux, des millions de personnes ont vécu dans des conditions de doses naturelles plusieurs fois supérieures à la moyenne statistique. Recherche médicale et les statistiques démographiques montrent que cela n'affecte en rien leur vie, n'a aucun effet influence négative sur leur santé et celle de leur progéniture.

Parlant des conventions du concept de fond naturel « normal », on peut également indiquer un certain nombre d'endroits sur la planète où le niveau rayonnement naturel dépasse la moyenne statistique non seulement plusieurs fois, mais aussi des dizaines de fois (tableau), des dizaines et des centaines de milliers d'habitants sont exposés à cet impact. Et c'est aussi la norme, cela n'affecte en rien leur santé. De plus, de nombreuses zones à rayonnement de fond accru sont depuis des siècles des lieux de tourisme de masse (côtes maritimes) et des stations balnéaires reconnues (Eaux minérales du Caucase, Karlovy Vary, etc.).

L'espace est radioactif. Il est tout simplement impossible de se cacher des radiations. Imaginez que vous vous tenez au milieu d'une tempête de sable et qu'un tourbillon de petits cailloux tourbillonne constamment autour de vous, blessant votre peau. Voilà à quoi ressemble le rayonnement cosmique. Et ces radiations causent des dommages considérables. Mais le problème est que contrairement aux cailloux et aux morceaux de terre rayonnement ionisant ne rebondit pas sur la chair humaine. Cela la traverse comme un boulet de canon traverse un immeuble. Et ces radiations causent des dommages considérables.

La semaine dernière, des scientifiques de centre médical L'Université de Rochester a publié une étude montrant qu'une exposition à long terme aux rayonnements galactiques auxquels les astronautes sur Mars peuvent être exposés peut augmenter le risque de maladie d'Alzheimer.

La lecture des reportages des médias sur cette étude m’a rendu curieux. Nous envoyons des gens dans l’espace depuis plus d’un demi-siècle. Nous avons l'opportunité de suivre toute une génération d'astronautes, comment ces personnes vieillissent et meurent. Et nous surveillons en permanence l’état de santé de ceux qui volent dans l’espace aujourd’hui. Travaux scientifiques, comme celles réalisées à l'Université de Rochester, sont réalisées sur des animaux de laboratoire comme des souris et des rats. Ils sont conçus pour nous aider à préparer l’avenir. Mais que savons-nous du passé ? Les radiations ont-elles affecté les personnes qui ont déjà été dans l’espace ? Comment cela affecte-t-il ceux qui sont en orbite en ce moment ?

Il y a une différence clé entre les astronautes aujourd'hui des astronautes du futur. La différence, c'est la Terre elle-même.

Le rayonnement cosmique galactique, parfois appelé rayonnement cosmique, est ce qui préoccupe le plus les chercheurs. Il est constitué de particules et de morceaux d'atomes qui pourraient apparaître à la suite de la formation supernova. La majeure partie de ce rayonnement, environ 90 %, est constituée de protons arrachés aux atomes d'hydrogène. Ces particules traversent la galaxie presque à la vitesse de la lumière.

Et puis ils frappent la Terre. Notre planète possède plusieurs mécanismes de défense qui nous protègent des effets du rayonnement cosmique. Premièrement, le champ magnétique terrestre repousse certaines particules et en bloque complètement d’autres. Les particules qui ont franchi cette barrière commencent à entrer en collision avec les atomes de notre atmosphère.

Si tu jettes dans les escaliers grande tour, construit à partir de pièces Lego, il se brisera en petits morceaux qui s'envoleront à chaque nouvelle marche. La même chose se produit dans notre atmosphère et avec le rayonnement galactique. Les particules entrent en collision avec les atomes et se brisent pour former de nouvelles particules. Ces nouvelles particules heurtent à nouveau quelque chose et s'effondrent à nouveau. À chaque pas qu’ils font, ils perdent de l’énergie. Les particules ralentissent et s'affaiblissent progressivement. Au moment où ils « s’arrêtent » à la surface de la Terre, ils n’ont plus la puissante réserve d’énergie galactique qu’ils possédaient auparavant. Ce rayonnement est beaucoup moins dangereux. Une petite pièce de Lego frappe beaucoup plus faiblement qu'une tour assemblée à partir de celles-ci.

À tous ces astronautes que nous avons envoyés dans l'espace, barrières de protection Les terres ont aidé à bien des égards, du moins en partie. Francis Cucinotta m'en a parlé. Il - conseiller scientifique Programme de la NASA pour étudier les effets des radiations sur les humains. C’est exactement l’homme qui peut vous dire à quel point les radiations sont nocives pour les astronautes. Selon lui, à l'exception des vols Apollo vers la Lune, l'homme est présent dans l'espace sous l'influence du champ magnétique terrestre. International station spatiale, par exemple, est situé au-dessus de l’atmosphère, mais toujours au plus profond du premier échelon de défense. Nos astronautes ne sont pas entièrement exposés au rayonnement cosmique.

De plus, ils sont sous une telle influence pendant une période assez courte. Le vol le plus long dans l'espace a duré un peu plus d'un an. Et c’est important car les dommages causés par les radiations ont un effet cumulatif. Vous risquez bien moins lorsque vous passez six mois sur l’ISS que lorsque vous partez pour un voyage (encore théorique) de plusieurs années vers Mars.

Mais ce qui est intéressant et assez alarmant, m'a dit Cucinotta, c'est que même avec tous ces mécanismes de protection en place, nous constatons que les rayonnements ont un impact négatif sur les astronautes.

Les cataractes sont une chose très désagréable - des modifications du cristallin qui provoquent une opacification. Depuis que le cristallin trouble pénètre dans l’œil humain moins de lumière, les personnes atteintes de cataracte voient pire. En 2001, Cucinotta et ses collègues ont examiné les données d'une étude en cours sur la santé des astronautes et ont abouti à à la conclusion suivante. Les astronautes qui étaient exposés à davantage de rayonnements (parce qu'ils volaient davantage dans l'espace ou en raison de la nature de leurs missions*) avaient plus de chances sur le développement de la cataracte que ceux qui ont reçu une dose de rayonnement plus faible.

Il existe probablement également un risque accru de cancer, même s’il est difficile d’analyser ce risque de manière quantitative et précise. Le fait est que nous ne disposons pas de données épidémiologiques sur le type de rayonnement auquel les astronautes sont exposés. On connaît le nombre de cas de cancer après bombardement atomiqueÀ Hiroshima et à Nagasaki, ce rayonnement n’est cependant pas comparable au rayonnement galactique. Cucinotta s'intéresse particulièrement aux ions de particules à haute fréquence, des particules à haute valeur atomique et à haute énergie.

Ce sont des particules très lourdes et qui se déplacent très rapidement. À la surface de la Terre, nous n’en ressentons pas les effets. Ils sont tamisés, ralentis et brisés en morceaux mécanismes de défense de notre planète. Cependant, les ions VHF peuvent provoquer plus de mal et les méfaits sont plus variés que les rayonnements avec lesquels les radiologues sont familiers. Nous le savons parce que les scientifiques comparent les échantillons de sang des astronautes avant et après le vol spatial.

Cucinotta appelle cela une vérification avant vol. Les scientifiques prélèvent un échantillon de sang sur un astronaute avant de se mettre en orbite. Lorsqu’un astronaute est dans l’espace, les scientifiques divisent le sang prélevé en plusieurs parties et l’exposent à différents degrés de rayonnement gamma. Cela ressemble aux radiations nocives que nous rencontrons parfois sur Terre. Ensuite, lorsque l’astronaute revient, ils comparent ces échantillons de sang radiographiés aux rayons gamma avec ce qui lui est réellement arrivé dans l’espace. «Nous constatons des différences de deux à trois fois entre les différents astronautes», m'a expliqué Cucinotta.