Pranešimas apie siaubingą kosminę spinduliuotę. Natūralus radiacijos fonas

Tambovo regiono valstybinė švietimo įstaiga

Bendrojo lavinimo internatinė mokykla su pirminiu skrydžio mokymu

pavadintas M. M. Raskovos vardu

Abstraktus

"Kosminė spinduliuotė"

Baigė: 103 būrio mokinys

Aleksejus Krasnoslobodcevas

Vadovas: Pelivan V.S.

Tambovas 2008 m

1. Įvadas.

2. Kas yra kosminė spinduliuotė.

3. Kaip atsiranda kosminė spinduliuotė.

4. Kosminės spinduliuotės poveikis žmogui ir aplinkai.

5. Apsaugos nuo kosminės spinduliuotės priemonės.

6. Visatos formavimasis.

7. Išvada.

8. Bibliografija.

1. ĮVADAS

Žmogus amžinai nepasiliks žemėje,

bet siekdamas šviesos ir erdvės,

iš pradžių nedrąsiai prasiskverbs anapus

atmosferą, o paskui viską užkariauti

cirkumglobalinė erdvė.

K. Ciolkovskis

XXI amžius yra nanotechnologijų ir milžiniškų greičių amžius. Mūsų gyvenimas teka nepaliaujamai ir neišvengiamai, ir kiekvienas iš mūsų siekiame žengti koja kojon su laiku. Problemos, problemos, sprendimų ieškojimai, didžiulis informacijos srautas iš visų pusių... Kaip su visa tai susidoroti, kaip atrasti savo vietą gyvenime?

Pabandykime sustoti ir pagalvokime...

Psichologai teigia, kad į tris dalykus žmogus gali žiūrėti neribotai: ugnį, vandenį ir žvaigždėtą dangų. Iš tiesų, dangus visada traukė žmogų. Nuostabiai gražu saulėtekio ir saulėlydžio metu, dieną atrodo be galo mėlyna ir gilu. O žiūrint į pro šalį skraidančius nesvarius debesis, stebint paukščių skrydį, norisi atitrūkti nuo kasdieninio šurmulio, pakilti į dangų ir pajusti skrydžio laisvę. O žvaigždėtas dangus tamsią naktį... koks jis paslaptingas ir nepaaiškinamai gražus! Ir kaip aš noriu pakelti paslapties šydą. Tokiomis akimirkomis jautiesi kaip maža dalelė didžiulės, bauginančios ir vis dėlto nenugalimai viliojančios erdvės, vadinamos Visata.

Kas yra Visata? Kaip tai atsirado? Ką ji slepia savyje, ką mums paruošė: „visuotinį protą“ ir atsakymus į daugybę klausimų ar žmonijos mirtį?

Klausimai kyla nesibaigiančiu srautu.

Erdvė... Paprastam žmogui tai atrodo nepasiekiama. Tačiau, nepaisant to, jo poveikis žmogui yra nuolatinis. Iš esmės tai buvo kosmosas, kuris sudarė sąlygas Žemėje, dėl kurių atsirado gyvybė, kaip mes esame įpratę, taigi ir pats žmogus. Kosmoso įtaka didžiąja dalimi jaučiama ir šiandien. „Visatos dalelės“ mus pasiekia per apsauginį atmosferos sluoksnį ir daro įtaką žmogaus savijautai, sveikatai bei jo organizme vykstantiems procesams. Tai mums, gyvenantiems žemėje, bet ką galime pasakyti apie tuos, kurie tyrinėja kosmosą.

Mane domino šis klausimas: kas yra kosminė spinduliuotė ir koks jos poveikis žmogui?

Aš mokausi internatinėje mokykloje, turėdamas pradinį skrydžio mokymą. Pas mus ateina berniukai, kurie svajoja užkariauti dangų. Ir jie jau žengė pirmąjį žingsnį savo svajonės įgyvendinimo link, paliko savo namų sienas ir nusprendė ateiti į šią mokyklą, kurioje mokosi skrydžio pagrindų, orlaivių dizaino, kur kasdien turi galimybę bendrauti su žmonių, ne kartą pakilusių į dangų. Ir net jei tai vis dar tik lėktuvai, kurie negali visiškai įveikti gravitacijos. Tačiau tai tik pirmas žingsnis. Bet kurio žmogaus likimas ir gyvenimo kelias prasideda nuo mažo, nedrąsaus, neapibrėžto vaiko žingsnelio. Kas žino, gal vienas iš jų žengs antrą žingsnį, trečias... ir įvaldys erdvėlaivį bei pakils į žvaigždes į beribes Visatos platybes.

Todėl šis klausimas mums gana aktualus ir įdomus.

2. KAS YRA KOSMINĖ SPINDULIJA?

Kosminių spindulių egzistavimas buvo atrastas XX amžiaus pradžioje. 1912 metais australų fizikas W. Hessas, kildamas oro balionu, pastebėjo, kad elektroskopo iškrova dideliame aukštyje vyksta daug greičiau nei jūros lygyje. Paaiškėjo, kad oro jonizacija, pašalinusi iškrovą iš elektroskopo, yra nežemiškos kilmės. Millikanas pirmasis padarė tokią prielaidą ir būtent jis davė šiam reiškiniui šiuolaikinį pavadinimą – kosminė spinduliuotė.

Dabar nustatyta, kad pirminė kosminė spinduliuotė susideda iš stabilių didelės energijos dalelių, skrendančių įvairiomis kryptimis. Kosminės spinduliuotės intensyvumas Saulės sistemos regione vidutiniškai siekia 2-4 daleles 1 cm 2 per 1 s. Jį sudaro:

• protonai – 91 proc.
• α-dalelės – 6,6 proc.
• kitų sunkesnių elementų branduoliai – mažiau nei 1 proc.
• elektronai – 1,5 proc.
• Kosminės kilmės rentgeno ir gama spinduliai
• saulės spinduliuotės.

Pirminės kosminės dalelės, skrendančios iš kosmoso, sąveikauja su atomų branduoliais viršutiniuose atmosferos sluoksniuose ir sudaro vadinamuosius antrinius kosminius spindulius. Kosminių spindulių intensyvumas prie Žemės magnetinių polių yra maždaug 1,5 karto didesnis nei ties pusiauju.

Vidutinė kosminių dalelių energija yra apie 10 4 MeV, o atskirų dalelių – 10 12 MeV ir daugiau.

3. KAIP kyla KOSMINĖ SPINDULIJA?

Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, pagrindinis didelės energijos kosminės spinduliuotės šaltinis yra supernovos sprogimai. NASA orbitinio rentgeno teleskopo duomenys pateikė naujų įrodymų, kad didžioji dalis nuolat Žemę bombarduojančios kosminės spinduliuotės kyla iš smūginės bangos, sklindančios po supernovos sprogimo, kuris buvo užfiksuotas dar 1572 m. Remiantis Chandros rentgeno observatorijos stebėjimais, supernovos liekanos ir toliau įsibėgėja daugiau nei 10 milijonų km/h greičiu, sukeldamos dvi smūgines bangas, kurias lydi didžiulis rentgeno spinduliuotės išsiskyrimas. Be to, viena banga

juda į išorę į tarpžvaigždines dujas, o antroji

į vidų, link buvusios žvaigždės centro. Taip pat galite

teigia, kad nemaža dalis energijos

„Vidinė“ smūginė banga naudojama pagreitinti atomų branduolius iki greičio, artimo šviesai.

Didelės energijos dalelės pas mus atkeliauja iš kitų Galaktikų. Tokią energiją jie gali pasiekti įsibėgėdami nehomogeniniuose Visatos magnetiniuose laukuose.

Natūralu, kad kosminės spinduliuotės šaltinis yra ir arčiausiai mūsų esanti žvaigždė – Saulė. Saulė periodiškai (blyksnių metu) skleidžia saulės kosminius spindulius, kuriuos daugiausia sudaro protonai ir mažos energijos α dalelės.

4. KOSMINĖS SPINDULIACIJOS POVEIKIS ŽMONĖMS

IR APLINKA

Nicos Sofijos Antipolio universiteto mokslininkų atlikto tyrimo rezultatai rodo, kad kosminė spinduliuotė vaidino lemiamą vaidmenį biologinės gyvybės atsiradimui Žemėje. Jau seniai žinoma, kad aminorūgštys gali egzistuoti dviem pavidalais – kairiarankių ir dešiniarankių. Tačiau Žemėje visi natūraliai atsirandantys biologiniai organizmai yra pagrįsti tik kairiarankėmis aminorūgštimis. Anot universiteto darbuotojų, priežasties reikėtų ieškoti erdvėje. Vadinamoji cirkuliariai poliarizuota kosminė spinduliuotė sunaikino dešiniarankes aminorūgštis. Apskritai poliarizuota šviesa yra kosminių elektromagnetinių laukų poliarizuotos spinduliuotės forma. Ši spinduliuotė susidaro, kai tarpžvaigždinių dulkių dalelės išsirikiuoja palei magnetinio lauko linijas, kurios prasiskverbia į visą aplinkinę erdvę. Apskritai poliarizuota šviesa sudaro 17% visos kosminės spinduliuotės bet kurioje erdvėje. Priklausomai nuo poliarizacijos krypties, tokia šviesa selektyviai skaido vieną iš aminorūgščių tipų, tai patvirtina eksperimentas ir dviejų meteoritų tyrimo rezultatai.

Kosminė spinduliuotė yra vienas iš jonizuojančiosios spinduliuotės šaltinių Žemėje.

Natūralus radiacinis fonas dėl kosminės spinduliuotės jūros lygyje yra 0,32 mSv per metus (3,4 μR per valandą). Kosminė spinduliuotė sudaro tik 1/6 gyventojų gaunamos metinės efektinės ekvivalentinės dozės. Radiacijos lygis įvairiose srityse skiriasi. Taigi Šiaurės ir Pietų ašigaliai yra jautresni kosminiams spinduliams nei pusiaujo zona, nes šalia Žemės yra magnetinis laukas, kuris nukreipia įkrautas daleles. Be to, kuo aukščiau esate nuo žemės paviršiaus, tuo intensyvesnė kosminė spinduliuotė. Taigi, gyvendami kalnuotose vietovėse ir nuolat naudodamiesi oro transportu susiduriame su papildoma poveikio rizika. Žmonės, gyvenantys aukščiau 2000 m virš jūros lygio, iš kosminių spindulių gauna kelis kartus didesnę efektinę ekvivalentinę dozę nei gyvenantys jūros lygyje. Kylant nuo 4000 m aukščio (didžiausias aukštis žmonėms gyventi) iki 12 000 m (didžiausias keleivinio transporto aukštis), apšvitos lygis padidėja 25 kartus. O 7,5 valandos skrydžio įprastu turbopropeleriniu lėktuvu metu gaunama radiacijos dozė yra maždaug 50 μSv. Iš viso, naudojantis oro transportu, Žemės gyventojai per metus gauna apie 10 000 žm.

Jonizuojanti spinduliuotė neigiamai veikia žmogaus sveikatą, sutrikdo gyvybines gyvų organizmų funkcijas:

· turėdamas didelį skvarbumą, naikina intensyviausiai besidalijančias organizmo ląsteles: kaulų čiulpus, virškinamąjį traktą ir kt.

· sukelia pakitimus genų lygmenyje, o tai vėliau lemia mutacijas ir paveldimų ligų atsiradimą.

· sukelia intensyvų piktybinių navikų ląstelių dalijimąsi, o tai lemia vėžio atsiradimą.

· sukelia nervų sistemos ir širdies veiklos pokyčius.

· slopinama seksualinė funkcija.

· Sukelia regėjimo sutrikimą.

Spinduliuotė iš kosmoso netgi paveikia oro linijų pilotų regėjimą. Ištirtos 445 apie 50 metų amžiaus vyrų, iš kurių 79 buvo oro linijų pilotai, regėjimo sąlygos. Statistika parodė, kad profesionaliems pilotams rizika susirgti lęšiuko branduolio katarakta yra tris kartus didesnė nei kitų profesijų atstovams, o astronautams – dar daugiau.

Kosminė spinduliuotė yra vienas iš astronautų organizmui nepalankių veiksnių, kurio svarba nuolat didėja, nes didėja skrydžių nuotolis ir trukmė. Kai žmogus atsiduria už Žemės atmosferos ribų, kur galaktikos spindulių, taip pat ir saulės kosminių spindulių bombardavimas yra daug stipresnis: per sekundę per jo kūną gali prasiskverbti apie 5 tūkstančiai jonų, galinčių sunaikinti cheminius kūno ryšius ir sukeldamas antrinių dalelių kaskadą. Radiacinės apšvitos jonizuojančiosios spinduliuotės mažomis dozėmis pavojus kyla dėl padidėjusios vėžio ir paveldimų ligų rizikos. Didžiausią pavojų tarpgalaktinių spindulių kelia sunkios įkrautos dalelės.

Remiantis biomedicininiais tyrimais ir numatomais kosmose esančios spinduliuotės lygiais, buvo nustatytos didžiausios leistinos spinduliuotės dozės astronautams. Jie yra 980 rem pėdoms, kulkšnims ir rankoms, 700 rem odai, 200 rem kraują formuojantiems organams ir 200 rem akims. Eksperimentiniai rezultatai parodė, kad nesvarumo sąlygomis radiacijos įtaka didėja. Jei šie duomenys pasitvirtins, kosminės spinduliuotės pavojus žmonėms greičiausiai bus didesnis, nei manyta iš pradžių.

Kosminiai spinduliai gali paveikti Žemės orą ir klimatą. Britų meteorologai įrodė, kad debesuotas oras stebimas didžiausio kosminių spindulių aktyvumo laikotarpiais. Faktas yra tas, kad kai kosminės dalelės prasiveržia į atmosferą, jos sukuria plačius įkrautų ir neutralių dalelių „dusus“, o tai gali išprovokuoti lašelių augimą debesyse ir debesų dangos padidėjimą.

Saulės ir žemės fizikos instituto tyrimų duomenimis, šiuo metu stebimas nenormalus Saulės aktyvumo padidėjimas, kurio priežastys nežinomos. Saulės blyksnis yra energijos išleidimas, panašus į kelių tūkstančių vandenilinių bombų sprogimą. Ypač stiprių pliūpsnių metu Žemę pasiekusi elektromagnetinė spinduliuotė keičia planetos magnetinį lauką – tarsi jį purtydamas, o tai turi įtakos oro sąlygoms jautrių žmonių savijautai. Pasaulio sveikatos organizacijos duomenimis, jie sudaro 15% planetos gyventojų. Taip pat esant dideliam saulės aktyvumui, pradeda intensyviau daugintis mikroflora ir padidėja žmogaus imlumas daugeliui infekcinių ligų. Taigi gripo epidemijos prasideda likus 2,3 metų iki maksimalaus saulės aktyvumo arba 2,3 metų po to.

Taigi matome, kad net nedidelė kosminės spinduliuotės dalis, kuri mus pasiekia per atmosferą, gali turėti pastebimą poveikį žmogaus organizmui ir sveikatai, atmosferoje vykstantiems procesams. Viena iš gyvybės atsiradimo Žemėje hipotezių rodo, kad kosminės dalelės vaidina svarbų vaidmenį mūsų planetos biologiniuose ir cheminiuose procesuose.

5. KOSMINĖS SPINDULIUOTOS APSAUGOS PRIEMONĖS

Skverbties problemos

žmogus į kosmosą – savotiškas išbandymas

mūsų mokslo brandos akmuo.

Akademikas N. Sissakyanas.

Nepaisant to, kad Visatos spinduliavimas galėjo lemti gyvybės atsiradimą ir žmogaus atsiradimą, pačiam žmogui gryna forma ji yra destruktyvi.

Žmogaus gyvenamoji erdvė yra labai maža

atstumai - tai yra Žemė ir keli kilometrai virš jos paviršiaus. O tada – „priešiška“ erdvė.

Bet, kadangi žmogus nepaliauja mėgindamas prasiskverbti į Visatos platybes, o vis intensyviau ją tyrinėja, atsirado poreikis sukurti tam tikras apsaugos nuo neigiamos erdvės įtakos priemones. Tai ypač svarbu astronautams.

Priešingai populiariems įsitikinimams, nuo kosminių spindulių atakos mus saugo ne Žemės magnetinis laukas, o storas atmosferos sluoksnis, kuriame kiekviename cm 2 paviršiaus tenka kilogramas oro. Todėl, skrisdamas į atmosferą, kosminis protonas vidutiniškai įveikia tik 1/14 savo aukščio. Astronautai netenka tokio apsauginio apvalkalo.

Kaip rodo skaičiavimai, skrydžio į kosmosą metu radiacinės žalos rizikos sumažinti iki nulio neįmanoma. Bet jūs galite tai sumažinti. O čia svarbiausia – pasyvi erdvėlaivio, tai yra jo sienų, apsauga.

Siekiant sumažinti dozės apkrovų riziką nuo saulės kosminiai spinduliai, jų storis turėtų būti ne mažesnis kaip 3-4 cm lengviesiems lydiniams Plastikai galėtų būti alternatyva metalams. Pavyzdžiui, polietilenas, ta pati medžiaga, iš kurios gaminami įprasti pirkinių krepšiai, sulaiko 20% daugiau kosminių spindulių nei aliuminis. Sustiprintas polietilenas yra 10 kartų stipresnis už aliuminį ir tuo pačiu lengvesnis už „sparnuotą metalą“.

SU apsauga nuo galaktikos kosminių spindulių, turintys milžinišką energiją, viskas yra daug sudėtingiau. Siūlomi keli būdai, kaip apsaugoti astronautus nuo jų. Aplink laivą galite sukurti apsauginės medžiagos sluoksnį panašus į žemės atmosferą. Pavyzdžiui, jei naudosite vandenį, kuris yra būtinas bet kokiu atveju, jums reikės 5 m storio sluoksnio. Tokiu atveju vandens rezervuaro masė priartės prie 500 tonų, o tai yra daug. Taip pat galite naudoti etileną, kietą medžiagą, kuriai nereikia rezervuarų. Bet ir tada reikiama masė būtų bent 400 tonų. Galima naudoti skystą vandenilį. Jis blokuoja kosminius spindulius 2,5 karto geriau nei aliuminis. Tiesa, kuro talpos būtų stambios ir sunkios.

Buvo pasiūlyta kita orbitoje esančių žmonių apsaugos schema, kurį galima vadinti magnetinė grandinė. Įkrautą dalelę, judančią per magnetinį lauką, veikia jėga, nukreipta statmenai judėjimo krypčiai (Lorenco jėga). Priklausomai nuo lauko linijų konfigūracijos, dalelė gali nukrypti beveik bet kuria kryptimi arba patekti į apskritą orbitą, kurioje suksis neribotą laiką. Norint sukurti tokį lauką, reikės superlaidumo pagrindu sukurtų magnetų. Tokios sistemos masė bus 9 tonos, ji yra daug lengvesnė už medžiagų apsaugą, bet vis tiek sunki.

Kitos idėjos šalininkai siūlo įkrauti erdvėlaivį elektra, jei išorinės odos įtampa yra 2 10 9 V, tai laivas galės atspindėti visus kosminių spindulių protonus, kurių energija yra iki 2 GeV. Tačiau elektrinis laukas išsiplės iki dešimčių tūkstančių kilometrų, o erdvėlaivis pritrauks elektronus iš šio didžiulio tūrio. Jie atsitrenks į apvalkalą su 2 GeV energija ir elgsis taip pat, kaip ir kosminiai spinduliai.

„Apranga“, skirta kosmonautų pasivaikščiojimams kosmose už erdvėlaivio ribų, turėtų būti visa gelbėjimo sistema:

· turi sukurti reikiamą atmosferą kvėpavimui ir spaudimui palaikyti;

· turi užtikrinti žmogaus organizmo gaminamos šilumos pašalinimą;

· turėtų apsaugoti nuo perkaitimo, jei žmogus yra saulėtoje pusėje, ir nuo atšalimo, jei pavėsyje; skirtumas tarp jų didesnis nei 100 0 C;

· apsaugoti nuo akinimo saulės spindulių;

· apsaugoti nuo meteorinių medžiagų;

· turi leisti laisvai judėti.

Kosminio kostiumo kūrimas prasidėjo 1959 m. Yra keletas skafandrų modifikacijų, jie nuolat keičiami ir tobulinami, daugiausia naudojant naujas, pažangesnes medžiagas.

Kosminis kostiumas yra sudėtingas ir brangus prietaisas, kurį nesunku suprasti, jei susipažinsite su reikalavimais, keliamais, pavyzdžiui, „Apollo“ kosmonautų skafandrui. Šis skafandras turi apsaugoti astronautą nuo šių veiksnių:

Pusiau standaus skafandro konstrukcija (skirta erdvei)

Pirmasis A. Leonovo panaudotas skafandras buvo standus, nepalenkiamas, svėrė apie 100 kg, tačiau amžininkai jį laikė tikru technikos stebuklu ir „mašina, sudėtingesne už automobilį“.

Taigi visi pasiūlymai apsaugoti astronautus nuo kosminių spindulių nėra patikimi.

6. VISATOS UGDYMAS

Tiesą sakant, mes ne tik norime žinoti

kaip ji struktūrizuota, bet ir, jei įmanoma, pasiekti tikslą

utopiška ir drąsi išvaizda – suprask kodėl

gamta kaip tik tokia. Tai yra

Prometėjiškasis mokslinės kūrybos elementas.

A. Einšteinas.

Taigi, kosminė spinduliuotė ateina pas mus iš beribių Visatos platybių. Kaip susiformavo pati Visata?

Būtent Einšteinas sugalvojo teoremą, kuria remiantis buvo iškeltos jos atsiradimo hipotezės. Yra kelios Visatos susidarymo hipotezės. Šiuolaikinėje kosmologijoje dvi populiariausios yra Didžiojo sprogimo teorija ir infliacijos teorija.

Šiuolaikiniai Visatos modeliai remiasi A. Einšteino bendra reliatyvumo teorija. Einšteino gravitacinė lygtis turi ne vieną, o daugybę sprendimų, kas paaiškina daugelio kosmologinių modelių egzistavimą.

Pirmąjį modelį A. Einšteinas sukūrė 1917 m. Jis atmetė Niutono postulatus apie erdvės ir laiko absoliutumą ir begalybę. Pagal šį modelį pasaulio erdvė yra vienalytė ir izotropinė, materija joje pasiskirsto tolygiai, masių gravitacinė trauka kompensuojama visuotiniu kosmologiniu atstūmimu. Visatos egzistavimas yra begalinis, o erdvė yra beribė, bet baigtinė. Visata pagal Einšteino kosmologinį modelį yra stacionari, begalinė laike ir beribė erdvėje.

1922 metais rusų matematikas ir geofizikas A.A. Friedmanas atmetė stacionarumo postulatą ir gavo Einšteino lygties sprendimą, apibūdinantį Visatą su „besiplečiančia“ erdve. 1927 metais belgų abatas ir mokslininkas J. Lemaitre'as, remdamasis astronominiais stebėjimais, pristatė šią koncepciją. Visatos kaip supertankios būsenos pradžia ir Visatos gimimas kaip Didysis sprogimas. 1929 metais amerikiečių astronomas E. P. Hablas atrado, kad visos galaktikos tolsta nuo mūsų, o greičiu, kuris didėja proporcingai atstumui – galaktikų sistema plečiasi. Visatos plėtimasis laikomas moksliškai įrodytu faktu. J. Lemaitre'o skaičiavimais, pradinės būsenos Visatos spindulys buvo 10 -12 cm, o tai

dydžiu artimas elektrono spinduliui, o jo

tankis buvo 10 96 g/cm 3 . Iš

Nuo pradinės būsenos Visata pradėjo plėstis dėl Didžiojo sprogimo. A. A. Friedmano mokinys G. A. Gamovas pasiūlė tai medžiagos temperatūra po sprogimo buvo aukšta ir nukrito plečiantis Visatai. Jo skaičiavimai parodė, kad Visata savo evoliucijoje pereina tam tikrus etapus, kurių metu susidaro cheminiai elementai ir struktūros.

Hadronų era(sunkiosios dalelės, kurios stipriai sąveikauja). Eros trukmė 0,0001 s, temperatūra 10 12 Kelvino laipsnių, tankis 10 14 g/cm 3. Eros pabaigoje įvyksta dalelių ir antidalelių anihiliacija, tačiau lieka tam tikras skaičius protonų, hiperonų ir mezonų.

Leptonų era(šviesos dalelės patenka į elektromagnetinę sąveiką). Eros trukmė – 10 s, temperatūra – 10 10 laipsnių Kelvino, tankis – 10 4 g/cm 3. Pagrindinį vaidmenį atlieka šviesos dalelės, dalyvaujančios reakcijose tarp protonų ir neutronų.

Fotonų era. Trukmė 1 milijonas metų. Didžioji masės dalis – Visatos energija – gaunama iš fotonų. Iki eros pabaigos temperatūra nukrenta nuo 10 10 iki 3000 Kelvino laipsnių, tankis - nuo 10 4 g/cm 3 iki 1021 g/cm 3. Pagrindinį vaidmenį atlieka spinduliuotė, kuri eros pabaigoje yra atskirta nuo materijos.

Žvaigždžių eraįvyksta praėjus 1 milijonui metų po Visatos gimimo. Žvaigždžių eroje prasideda protožvaigždžių ir protogalaktikų formavimosi procesas.

Tada atsiveria grandiozinis Metagalaktikos struktūros formavimosi vaizdas.

Kita hipotezė yra infliacinis Visatos modelis, kuriame atsižvelgiama į Visatos sukūrimą. Kūrimo idėja yra susijusi su kvantine kosmologija. Šis modelis aprašo Visatos evoliuciją, pradedant nuo 10–45 s nuo plėtimosi pradžios.

Remiantis šia hipoteze, kosminė evoliucija ankstyvojoje Visatoje pereina keletą etapų. Visatos pradžia yra apibrėžiamas teorinių fizikų kaip kvantinės supergravitacijos būsena, kurios Visatos spindulys yra 10–50 cm(palyginimui: atomo dydis apibrėžiamas kaip 10 -8 cm, o atomo branduolio dydis yra 10-13 cm). Pagrindiniai įvykiai ankstyvojoje Visatoje vyko per nežymiai trumpą laikotarpį nuo 10-45 s iki 10-30 s.

Infliacijos stadija. Dėl kvantinio šuolio Visata perėjo į sužadinto vakuumo būseną ir nesant materijos ir spinduliuotės intensyviai išplėsta pagal eksponentinį dėsnį. Per šį laikotarpį buvo sukurta pačios Visatos erdvė ir laikas. Per 10–34 s trukusią infliacijos stadiją Visata išsipūtė nuo neįsivaizduojamai mažų kvantinių dydžių (10–33) iki neįsivaizduojamai didelių (10 1000000) cm, o tai yra daug dydžių daugiau nei stebimos Visatos dydis. 10 28 cm visą pradinį laikotarpį Visatoje nebuvo jokios materijos, jokios radiacijos.

Perėjimas iš infliacijos stadijos į fotonų stadiją. Klaidingo vakuumo būsena subyrėjo, išsiskyrusi energija pateko į sunkiųjų dalelių ir antidalelių gimimą, kurios po anihiliacijos davė galingą spinduliuotės (šviesos) blyksnį, kuris apšvietė erdvę.

Medžiagos atskyrimo nuo radiacijos etapas: medžiaga, likusi po anihiliacijos, tapo skaidri spinduliuotei, išnyko kontaktas tarp medžiagos ir spinduliuotės. Nuo materijos atskirta spinduliuotė yra šiuolaikinė relikvijos fonas yra liekamasis reiškinys iš pradinės spinduliuotės, atsiradusios po sprogimo Visatos formavimosi pradžioje. Vėliau Visatos vystymasis krypo nuo paprasčiausios vienalytės būsenos link vis sudėtingesnių struktūrų – atomų (iš pradžių vandenilio atomų), galaktikų, žvaigždžių, planetų – kūrimo, sunkiųjų elementų sintezės žvaigždžių žarnyne, įskaitant tas. būtinas gyvybei kurti, gyvybei atsirasti ir kaip kūrybos vainikas – žmogus.

Skirtumas tarp infliacijos modelio ir Didžiojo sprogimo modelio Visatos evoliucijos etapų Tai galioja tik pradinei maždaug 10–30 s stadijai, tuomet esminių skirtumų tarp šių modelių nėra. Kosminės evoliucijos mechanizmų paaiškinimo skirtumai siejamas su ideologinėmis nuostatomis .

Pirmoji buvo Visatos egzistavimo pradžios ir pabaigos problema, kurio pripažinimas prieštaravo materialistiniams teiginiams apie laiko ir erdvės amžinybę, nekūrybą ir nesunaikinamumą ir kt.

1965 metais amerikiečių fizikai teoretikai Penrose'as ir S. Hawkingas įrodė teoremą, pagal kurią bet kuriame Visatos modelyje su plėtimu būtinai turi būti singuliarumas – praeities laiko linijų lūžis, kurį galima suprasti kaip laiko pradžią. . Tas pats pasakytina ir apie situaciją, kai išsiplėtimas pakeičiamas suspaudimu – tada ateityje bus laiko linijų lūžis – laiko pabaiga. Be to, taškas, nuo kurio prasidėjo suspaudimas, interpretuojamas kaip laiko pabaiga - Didysis nutekėjimas, į kurį patenka ne tik galaktikos, bet ir visos Visatos praeities „įvykiai“.

Antroji problema susijusi su pasaulio sukūrimu iš nieko. A.A. Friedmanas matematiškai išveda nulinio tūrio erdvės plėtimosi pradžios momentą, o 1923 metais išleistoje populiarioje knygoje „Pasaulis kaip erdvė ir laikas“ kalba apie galimybę „sukurti pasaulį iš nieko“. “ Visko atsiradimo iš nieko problemą 80-aisiais bandė išspręsti amerikiečių fizikas A. Gutas ir sovietų fizikas A. Linde. Visatos energija, kuri yra užkonservuota, buvo padalinta į gravitacines ir negravitacines dalis, turinčias skirtingus ženklus. Ir tada visa Visatos energija bus lygi nuliui.

Didžiausi sunkumai mokslininkams kyla aiškinant kosminės evoliucijos priežastis. Yra dvi pagrindinės sąvokos, paaiškinančios Visatos evoliuciją: saviorganizacijos samprata ir kreacionizmo samprata.

Savaiminio organizavimo sampratai materiali Visata yra vienintelė tikrovė, ir be jos neegzistuoja jokia kita tikrovė. Šiuo atveju evoliucija apibūdinama taip: vyksta spontaniškas sistemų rikiavimas vis sudėtingesnių struktūrų formavimosi kryptimi. Dinamiškas chaosas sukuria tvarką. Kosminės evoliucijos tikslo nėra.

Kreacionizmo, tai yra kūrybos, sampratos rėmuose Visatos evoliucija siejama su aukštesnės nei materialaus pasaulio realybės nulemtos programos įgyvendinimu. Kreacionizmo šalininkai atkreipia dėmesį į tai, kad egzistuoja kryptingas vystymasis nuo paprastų sistemų iki sudėtingesnių ir daug informacijos reikalaujančių, kurios metu buvo sudarytos sąlygos gyvybei ir žmogui atsirasti. Visatos, kurioje gyvename, egzistavimas priklauso nuo pagrindinių fizinių konstantų skaitinių verčių – Planko konstantos, gravitacijos konstantos ir kt. Šių konstantų skaitinės reikšmės lemia pagrindines Visatos ypatybes, atomų dydžius, planetos, žvaigždės, materijos tankis ir Visatos gyvavimo laikas. Iš to daroma išvada, kad fizinė Visatos struktūra yra užprogramuota ir nukreipta į gyvybės atsiradimą. Galutinis kosminės evoliucijos tikslas yra žmogaus pasirodymas Visatoje pagal Kūrėjo planus.

Kita neišspręsta problema – būsimas Visatos likimas. Ar jis toliau plėsis neribotą laiką, ar šis procesas pasikeis po kurio laiko ir prasidės suspaudimo etapas? Galima rinktis iš šių scenarijų, jei yra duomenų apie bendrą Visatos materijos masę (arba jos vidutinį tankį), kurių dar nepakanka.

Jei energijos tankis Visatoje yra mažas, tada ji plėsis amžinai ir palaipsniui atvės. Jei energijos tankis yra didesnis už tam tikrą kritinę vertę, tada plėtimosi pakopa bus pakeista suspaudimo pakopa. Visata susitrauks ir įkais.

Infliacijos modelis numatė, kad energijos tankis bus kritinis. Tačiau astrofiziniai stebėjimai, atlikti iki 1998 m., parodė, kad energijos tankis buvo maždaug 30% kritinio. Tačiau pastarųjų dešimtmečių atradimai leido „rasti“ trūkstamą energiją. Įrodyta, kad vakuumas turi teigiamą energiją (vadinamą tamsiąja energija) ir yra tolygiai paskirstytas erdvėje (tai dar kartą įrodo, kad vakuume nėra „nematomų“ dalelių).

Šiandien yra daug daugiau variantų atsakyti į klausimą apie Visatos ateitį ir jie labai priklauso nuo to, kuri paslėptą energiją aiškinanti teorija yra teisinga. Tačiau galime vienareikšmiškai pasakyti, kad mūsų palikuonys mus supantį pasaulį matys visiškai kitaip nei jūs ir aš.

Yra labai pagrįstų įtarimų, kad be objektų, kuriuos matome Visatoje, yra dar didesnis skaičius paslėptų, bet ir turinčių masę, ir ši „tamsi masė“ gali būti 10 ir daugiau kartų didesnė už matomąją.

Trumpai tariant, Visatos charakteristikas galima pateikti tokia forma.

Trumpa visatos biografija

Amžius: 13,7 milijardo metų

Stebimos Visatos dalies dydis:

13,7 milijardo šviesmečių, maždaug 10 28 cm

Vidutinis medžiagos tankis: 10-29 g/cm3

Svoris: daugiau nei 10 50 tonų

Svoris gimimo metu:

pagal Didžiojo sprogimo teoriją – begalinis

pagal infliacijos teoriją – mažiau nei miligramas

Visatos temperatūra:

sprogimo momentu – 10 27 K

modernus – 2,7 K

7. IŠVADA

Rinkdamas informaciją apie kosminę spinduliuotę ir jos poveikį aplinkai, įsitikinau, kad viskas pasaulyje yra tarpusavyje susiję, viskas teka ir keičiasi, o mes nuolat jaučiame tolimos praeities atgarsius, pradedant nuo Visatos formavimosi.

Iš kitų galaktikų mus pasiekusios dalelės neša informaciją apie tolimus pasaulius. Šie „kosmoso ateiviai“ gali daryti didelę įtaką gamtai ir biologiniams procesams mūsų planetoje.

Kosmose viskas yra kitaip: žemė ir dangus, saulėlydžiai ir saulėtekiai, temperatūra ir slėgis, greičiai ir atstumai. Daug kas mums atrodo nesuprantama.

Kosmosas dar nėra mūsų draugas. Jis susiduria su žmogumi kaip su svetima ir priešiška jėga, ir kiekvienas astronautas, eidamas į orbitą, turi būti pasirengęs su ja kovoti. Tai labai sunku, ir žmogus ne visada laimi. Tačiau kuo brangesnė pergalė, tuo ji vertingesnė.

Kosmoso įtaką gana sunku įvertinti, viena vertus, ji lėmė gyvybės atsiradimą ir galiausiai sukūrė patį žmogų, kita vertus, esame priversti nuo jos gintis; Šiuo atveju, akivaizdu, reikia rasti kompromisą ir stengtis nesugriauti šiuo metu egzistuojančios trapios pusiausvyros.

Jurijus Gagarinas, pirmą kartą pamatęs Žemę iš kosmoso, sušuko: „Kokia ji maža! Turime atsiminti šiuos žodžius ir iš visų jėgų rūpintis savo planeta. Juk į kosmosą galime patekti tik iš Žemės.

8. BIBLIOGRAFIJA.

1. Buldakovas L.A., Kalistratova V.S. Radioaktyvioji radiacija ir sveikata, 2003 m.

2. Levitanas E.P. Astronomija. – M.: Išsilavinimas, 1994 m.

3. Parker Yu. Kaip apsaugoti kosmoso keliautojus // Mokslo pasaulyje. - 2006, Nr.6.

4. Prigožinas I.N. Visatos praeitis ir ateitis. – M.: Žinios, 1986 m.

5. Hawkingas S. Trumpa laiko istorija nuo didžiojo sprogimo iki juodųjų skylių. – Sankt Peterburgas: Amfora, 2001 m.

6. Enciklopedija vaikams. Kosmonautika. – M.: „Avanta+“, 2004 m.

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

8. http://www. grani. ru/Visuomenė/Mokslas/m. 67908.html

Kur μ – rentgeno spinduliuotės masės susilpnėjimo koeficientas cm 2 /g, X/ ρ – apsaugos masės storis g/cm2. Jei atsižvelgiama į kelis sluoksnius, tada po eksponentu yra keli terminai su minuso ženklu.

Sugertos spinduliuotės dozės galia iš rentgeno spindulių per laiko vienetą N lemia spinduliuotės intensyvumas aš ir masės sugerties koeficientas μ LT

N = μ EN I

Skaičiavimams atlikti skirtingų rentgeno energijos verčių masės silpnėjimo ir sugerties koeficientai buvo paimti pagal NIST rentgeno spindulių masės slopinimo koeficientus.

1 lentelėje pateikti parametrai ir apskaičiavimo rezultatai sugertajai ir ekvivalentinei apsaugos spinduliuotės dozei.

1 lentelė. Rentgeno spinduliuotės charakteristikos, susilpnėjimo koeficientai Al ir sugerties koeficientai organizme, apsaugos storis, sugertos ir ekvivalentinės spinduliuotės dozės per parą skaičiavimo rezultatas*

*Pastaba – LM-5 ir Krechet, XA-25 ir XA-15 skafandrų apsaugos storis aliuminio ekvivalentu, kuris atitinka 5,6, 1,3, 0,9 ir 0,6 mm lakštinio aliuminio; apsaugos storis „ХО-25“, „Orlan-M“ ir A7L audiniui ekvivalentiškos medžiagos, kuri atitinka 2,3, 1,9 ir 1,5 mm audiniui ekvivalentiškos medžiagos.

Ši lentelė naudojama apšvitos dozei per dieną įvertinti esant kitoms rentgeno spinduliuotės intensyvumo vertėms, padauginus iš lentelės srauto vertės ir pageidaujamo vidurkio per dieną santykio koeficiento. Skaičiavimo rezultatai parodyti fig. 3 ir 4 sugertos spinduliuotės dozės skalės pavidalu.

Skaičiavimai rodo, kad Mėnulio modulis, kurio skydas yra 1,5 g/cm 2 (arba 5,6 mm Al), visiškai sugeria minkštą ir kietą Saulės rentgeno spinduliuotę. Galingiausio 2003 m. lapkričio 4 d. blyksnio (2013 m. ir fiksuoto nuo 1976 m.) jo rentgeno spinduliuotės intensyvumas piko metu buvo 28,10–4 W/m2 švelnios spinduliuotės atveju ir 4,10–4 W. /m2 kietajai spinduliuotei. Vidutinis intensyvumas per dieną bus atitinkamai 10 W/m2 parą ir 1,3 W/m2. Apšvitos dozė ekipažui per parą – 8 rad arba 0,08 Gy, kuri yra saugi žmogui.

Nustatyta, kad tokių įvykių kaip 2003 m. lapkričio 4 d. tikimybė yra 30 minučių per 37 metus. Arba lygus ~1/650000 val.−1. Tai labai maža tikimybė. Palyginimui, vidutinis žmogus per visą gyvenimą ne namuose praleidžia ~300 000 valandų, o tai atitinka galimybę būti 2003 metų lapkričio 4 dienos rentgeno įvykio liudininku su 1/2 tikimybe.

Norėdami nustatyti skafandrui keliamus radiacijos reikalavimus, atsižvelgiame į rentgeno spindulių blyksnius ant Saulės, kai jų intensyvumas padidėja 50 kartų švelniai spinduliuotei ir 1000 kartų kietajai spinduliuotei, palyginti su vidutiniu dienos didžiausio saulės aktyvumo fonu. Pagal pav. 4, tokių įvykių tikimybė yra 3 protrūkiai per 30 metų. Švelniosios rentgeno spinduliuotės intensyvumas bus lygus 4,3 W/m2 parą, o kietosios – 0,26 W/m2.

Mėnulio skafandro radiacijos reikalavimai ir parametrai

Mėnulio paviršiuje esančiame skafandre lygiavertės rentgeno spinduliuotės dozės padidėja.

Naudojant skafandrą „Krechet“ lentelėse pateiktoms spinduliuotės intensyvumo vertėms, spinduliuotės dozė bus 5 mrad per dieną. Apsaugą nuo rentgeno spinduliuotės užtikrina 1,2-1,3 mm aliuminio lakštas, sumažinantis spinduliavimo intensyvumą ~e9=7600 kartų. Naudojant mažesnio storio aliuminio lakštą, apšvitos dozės padidėja: 0,9 mm Al – 15 mrad/parą, 0,6 mm Al – 120 mrad/parą.

Anot TATENA, tokia foninė spinduliuotė yra pripažinta normalia žmogaus būkle.

Saulės spinduliuotės galiai padidėjus iki 0,86 W/m 2 parą, 0,6 mm Al spinduliuotės dozė apsaugai yra lygi 1,2 rad/ess, o tai yra ant normalių ir pavojingų žmogaus sveikatai sąlygų ribos.

Mėnulio skafandras „Krechet“. Vaizdas į atvirą kuprinės liuką, pro kurį astronautas patenka į skafandrą. Vykdant sovietinę Mėnulio programą, reikėjo sukurti skafandrą, kuris leistų gana ilgą laiką dirbti tiesiai Mėnulyje. Jis buvo vadinamas „Krechet“ ir tapo „Orlan“ skafandrų, šiandien naudojamų darbui kosmose, prototipu. Svoris 106 kg.

Naudojant audiniams lygiavertę apsaugą (polimerus, tokius kaip milaras, nailonas, veltinys, stiklo pluoštas), spinduliuotės dozė padidėja tam tikru mastu. Taigi Orlan-M skafandrai, apsaugant 0,21 g/cm 2 audiniams ekvivalentiškos medžiagos, spinduliuotės intensyvumas sumažėja ~e3=19 kartų ir rentgeno spinduliuotės spinduliuotės dozė kūno kauliniam audiniui bus lygi. 1,29 rad / esencija. Apsaugai atitinkamai 0,25 g/cm 2 ir 0,17 g/cm 2, 1,01 ir 1,53 rad/ess.

„Apollo 16“ įgula Johnas Youngas (vadas), Thomas Mattingly (valdymo modulio pilotas) ir Charlesas Duke'as (mėnulio modulio pilotas), vilkintys A7LB skafandrą. Pačiam tokį skafandrą apsivilkti sunku.

Eugenijus Cernanas su A7LB skafandru, „Apollo 17“ misija.

A7L – pagrindinis skafandrų tipas, naudotas NASA astronautų Apollo programoje iki 1975 m. Viršutinių drabužių pjūvis. Į komplektaciją įeina: 1) ugniai atsparus stiklo pluošto audinys, sveriantis 2 kg, 2) šiluminė ekrano-vakuuminė izoliacija (EVTI), apsauganti žmogų nuo perkaitimo saulėje ir nuo per didelių šilumos nuostolių neapšviestame Mėnulio paviršiuje, yra pakuotė. iš 7 sluoksnių plonų Mylar ir nailono plėvelių su blizgiu aliuminuotu paviršiumi, tarp sluoksnių paklotas plonas Dacron pluošto šydas, svoris 0,5 kg; 3) antimeteorinis sluoksnis iš nailono su neopreno danga (3–5 mm storio), sveriantis 2–3 kg. Vidinis skafandro apvalkalas buvo pagamintas iš patvaraus audinio, plastiko, gumuoto audinio ir gumos. Vidinio apvalkalo masė ~20 kg. Į komplektą įeina šalmas, kumštinės pirštinės, batai ir aušinimo skystis. Ekstraveikinio skafandro komplekto A7L svoris yra 34,5 kg

Saulės spinduliuotės intensyvumui padidėjus iki 0,86 W/m 2 per parą, apšvitos dozė apsaugai yra 0,25 g/cm 2, 0,21 g/cm 2 ir 0,17 g/cm 2 audinių ekvivalentinės medžiagos, atitinkamai yra 10,9, 12,9 ir 15,3 rad/ess. Ši dozė prilygsta 500-700 žmogaus krūtinės ląstos rentgeno procedūrų Vienkartinė 10-15 radų dozė veikia nervų sistemą ir psichiką, 5 proc. padidėja kraujo leukemijos rizika, o tėvų palikuonims stebimas protinis atsilikimas. . Anot TATENA, tokia foninė spinduliuotė kelia labai rimtą pavojų žmonėms.

Kai rentgeno spinduliuotės intensyvumas yra 4,3 W/m 2 parą, apšvitos dozė per parą yra 50-75 rad ir sukelia radiacines ligas.

Kosmonautas Michailas Tyurinas skafandre „Orlan-M“. Kostiumas buvo naudojamas MIR stotyje ir ISS nuo 1997 iki 2009 m. Svoris 112 kg. Šiuo metu ISS naudoja Orlan-MK (modernizuotas, kompiuterizuotas). Svoris 120 kg.

Paprasčiausia išeitis – laiką, kurį astronautas praleidžia po tiesioginiais saulės spinduliais, sumažinti iki 1 valandos. Orlan-M skafandro sugertoji spinduliuotės dozė sumažės iki 0,5 rad. Kitas būdas – veikti kosminės stoties šešėlyje, tokiu atveju ekstraveikulinio aktyvumo trukmė gali būti gerokai padidinta, nepaisant didelės išorinės rentgeno spinduliuotės. Jei esate Mėnulio paviršiuje toli už Mėnulio bazės, greitas grįžimas ir prieglobstis ne visada įmanomas. Galite naudoti mėnulio kraštovaizdžio šešėlį arba skėtį nuo rentgeno spindulių...

Paprastas ir efektyvus būdas apsisaugoti nuo Saulės rentgeno spinduliuotės – skafandre panaudoti aliuminio lakštą. Esant 0,9 mm Al (storis 0,25 g/cm 2 aliuminio ekvivalentu), kostiumas nuo vidutinio rentgeno fono skiriasi 67 kartus. 10 kartų padidėjus fonui iki 0,86 W/m 2 parą, spinduliuotės dozė yra 0,15 rad/d. Net staigiai 50 kartų padidėjus rentgeno spindulių srautui nuo vidutinio fono iki 4,3 W/m 2 paros vertės, sugertoji spinduliuotės dozė per dieną neviršys 0,75 rad.

Esant 0,7 mm Al (storis 0,20 g/cm 2 aliuminio ekvivalentu), apsauga išlaiko 35 kartus didesnį radiacijos ribą. Esant 0,86 W/m2 per parą, spinduliuotės dozė bus ne didesnė kaip 0,38 rad/parą. Esant 4,3 W/m 2 parai, sugertoji spinduliuotės dozė neviršys 1,89 rad.

Skaičiavimai rodo, kad norint užtikrinti 0,25 g/cm2 spinduliuotės apsaugą aliuminio ekvivalentu, reikalingas 1,4 g/cm2 audinių ekvivalentas. Esant tokiai skafandro masės apsaugos vertei, jo storis padidės kelis kartus ir sumažės naudojimo patogumas.

REZULTATAI IR IŠVADOS

Protoninės spinduliuotės atveju audinių lygiavertė apsauga turi 20-30% pranašumą prieš aliuminį.

Veikiant rentgeno spinduliuotei, pirmenybė teikiama aliuminio ekvivalento apsaugai, o ne polimerams. Ši išvada sutampa su David Smith ir John Scalo tyrimų rezultatais.

Mėnulio skafandrai turi turėti du apsaugos parametrus:

1) audiniams ekvivalentiškų medžiagų skafandro apsaugos nuo protonų spinduliuotės parametras ne mažesnis kaip 0,21 g/cm 2 ;
2) aliuminio ekvivalento skafandro apsaugos parametras nuo rentgeno spinduliuotės ne mažesnis kaip 0,20 g/cm 2 .

Naudojant Al apsaugą skafandro, kurio plotas yra 2,5–3 m 2, išoriniame korpuse, Orlan-MK pagrindu pagaminto skafandro svoris padidės 5–6 kg.

Mėnulio skafandrui bendra sugertoji saulės vėjo ir Saulės rentgeno spinduliuotės dozė didžiausio Saulės aktyvumo metais bus 0,19 rad/parą (ekvivalentinė spinduliuotės dozė – 8,22 mSv/parą). Toks skafandras turi 4 kartus didesnę radiacinės saugos ribą saulės vėjui ir 35 kartus didesnę radiacinės saugos ribą rentgeno spinduliuotei. Nereikia jokių papildomų apsaugos priemonių, pavyzdžiui, aliuminio spindulių skėčių.

Orlan-M skafandrui atitinkamai 1,45 rad/parą (ekvivalentinė spinduliuotės dozė – 20,77 mSv/parą). Kostiumas turi 4 kartus didesnį saulės vėjo radiacijos saugos ribą.

„Apollo“ misijos skafandrui A7L (A7LB) atitinkamai 1,70 rad/parą (ekvivalentinė radiacijos dozė – 23,82 mSv/para). Kostiumas turi 3 kartus didesnę radiacinės saugos ribą saulės vėjui.

Nepertraukiamai 4 paras būnant Mėnulio paviršiuje moderniais Orlan ar A7L tipo skafandrais, žmogus gauna 0,06-0,07 Gy spinduliuotės dozę, kuri kelia pavojų jo sveikatai. Tai atitinka Davido Smitho ir Johno Scalo išvadas , kad cislunarinėje kosminėje erdvėje moderniame skafandre per 100 valandų su 10% tikimybe žmogus gaus sveikatai ir gyvybei pavojingą radiacijos dozę, didesnę nei 0,1 Gray. Orlan arba A7L tipo skafandrams reikalingos papildomos rentgeno apsaugos priemonės, pavyzdžiui, aliuminio spinduliuotės skėčiai.

Siūlomas mėnulio skafandras Orlano bazėje per 4 dienas įgyja 0,76 rad arba 0,0076 Gy radiacijos dozę. (Viena valanda saulės vėjo poveikio mėnulio paviršiuje su skafandru atitinka du krūtinės ląstos rentgeno spindulius.) Anot TATENA, radiacijos rizika yra pripažinta normalia žmogaus būkle.

NASA išbando naują skafandrą, skirtą artėjančiam 2020 m. pilotuojamam skrydžiui į Mėnulį.

Be saulės vėjo ir saulės rentgeno spindulių keliamos radiacijos rizikos, yra ir srautas. Daugiau apie tai vėliau.

Kas nesvajojo skristi į kosmosą, net žinodamas, kas yra kosminė spinduliuotė? Bent jau skristi į Žemės orbitą ar į Mėnulį, o dar geriau – toliau, į kokį Orioną. Tiesą sakant, žmogaus organizmas labai mažai prisitaikęs prie tokių kelionių. Net skrisdami į orbitą astronautai susiduria su daugybe pavojų, kurie kelia grėsmę jų sveikatai, o kartais ir gyvybei. Visi žiūrėjo kultinį serialą „Žvaigždžių kelias“. Vienas iš nuostabių personažų ten labai tiksliai apibūdino kosminės spinduliuotės reiškinį. „Pavojus ir ligos tamsoje ir tyloje“, - sakė Leonardas McCoy'us, dar žinomas kaip Bony, dar žinomas kaip Bonysetteris. Labai sunku būti tiksliau. Kosminė spinduliuotė kelionės metu privers žmogų pavargti, nusilpti, sirgti, sirgti depresija.

Jausmai skrydžio metu

Žmogaus kūnas nėra pritaikytas gyvenimui beorėje erdvėje, nes evoliucija tokių sugebėjimų neįtraukė į savo arsenalą. Apie tai parašyta knygų, šį klausimą išsamiai nagrinėja medicina, visame pasaulyje buvo sukurti centrai medicinos problemoms tyrinėti kosmose, ekstremaliomis sąlygomis, dideliame aukštyje. Žinoma, juokinga stebėti, kaip astronautas šypsosi ekrane, o aplink jį ore sklando įvairūs objektai. Tiesą sakant, jo ekspedicija yra daug rimtesnė ir kupina pasekmių, nei atrodo paprastam gyventojui iš Žemės, ir bėdų kelia ne tik kosminė spinduliuotė.

Žurnalistų prašymu astronautai, inžinieriai, mokslininkai, savo akimis patyrę viską, kas nutinka žmogui kosmose, kalbėjo apie įvairių naujų pojūčių seką dirbtinai sukurtoje kūnui svetimoje aplinkoje. Žodžiu, praėjus dešimčiai sekundžių nuo skrydžio pradžios, nepasiruošęs žmogus praranda sąmonę, nes didėja erdvėlaivio pagreitis, atskiriant jį nuo paleidimo komplekso. Žmogus dar nejaučia kosminių spindulių taip stipriai kaip kosmose – spinduliuotę sugeria mūsų planetos atmosfera.

Didelės bėdos

Tačiau ir perkrovų užtenka: žmogus tampa keturis kartus sunkesnis už savo svorį, jis tiesiogine to žodžio prasme yra prispaustas prie kėdės, sunku net pajudinti ranką. Kiekvienas yra matęs šias specialias kėdes, pavyzdžiui, erdvėlaivyje „Sojuz“. Tačiau ne visi suprato, kodėl astronautas turėjo tokią keistą pozą. Tačiau tai būtina, nes perkrovos beveik visą organizme esantį kraują nusiunčia žemyn į kojas, o smegenys lieka be kraujo tiekimo, todėl ir alpsta. Tačiau Sovietų Sąjungoje išrasta kėdė padeda išvengti bent šios bėdos: padėtis pakeltomis kojomis priverčia kraują aprūpinti deguonimi visas smegenų dalis.

Dešimt minučių nuo skrydžio pradžios dėl gravitacijos stokos žmogus beveik neteks pusiausvyros, orientacijos ir koordinacijos erdvėje, žmogus gali net nesekti judančių objektų. Jį pykina ir vemia. Kosminiai spinduliai gali sukelti tą patį – radiacija čia jau daug stipresnė, o jei įvyksta plazmos išmetimas į saulę, grėsmė orbitoje esančių astronautų gyvybėms yra reali, skrendant dideliame aukštyje gali nukentėti net oro linijų keleiviai. Pasikeičia regėjimas, atsiranda akių tinklainės patinimas, pakitimai, deformuojasi akies obuolys. Žmogus tampa silpnas ir negali atlikti jam skirtų užduočių.

Mįslės

Tačiau kartas nuo karto žmonės Žemėje pajunta didelę kosminę spinduliuotę ir tam nebūtinai turi keliauti į kosmosą. Mūsų planetą nuolat bombarduoja kosminės kilmės spinduliai, o mokslininkai teigia, kad mūsų atmosfera ne visada užtikrina pakankamą apsaugą. Yra daug teorijų, kurios suteikia šioms energetinėms dalelėms galią, kuri labai apriboja tikimybę, kad planetose jose bus gyvybės. Daugeliu atžvilgių šių kosminių spindulių prigimtis mūsų mokslininkams vis dar yra neįveikiama paslaptis.

Subatomiškai įkrautos dalelės erdvėje juda beveik šviesos greičiu, jos jau ne kartą užfiksuotos palydovuose ir net cheminių elementų, protonų, elektronų, fotonų ir neutrinų branduoliuose. Sunkiųjų ir supersunkių dalelių buvimo kosminės spinduliuotės atakoje taip pat negalima atmesti. Jei juos pavyktų atrasti, būtų išspręsta daugybė kosmologinių ir astronominių stebėjimų prieštaravimų.

Atmosfera

Kas saugo mus nuo kosminės spinduliuotės? Tik mūsų atmosfera. Kosminiai spinduliai, keliantys grėsmę visų gyvų būtybių mirtimi, jame susiduria ir sukuria kitų dalelių srautus - nekenksmingus, įskaitant miuonus, daug sunkesnius elektronų giminaičius. Galimas pavojus vis dar egzistuoja, nes kai kurios dalelės pasiekia Žemės paviršių ir prasiskverbia daug dešimčių metrų į jos gelmes. Radiacijos lygis, kurį gauna bet kuri planeta, rodo jos tinkamumą ar netinkamumą gyvybei. Didelė energija, kurią neša kosminiai spinduliai, gerokai viršija jos pačios žvaigždės spinduliuotę, nes protonų ir fotonų, pavyzdžiui, mūsų Saulės, energija yra mažesnė.

O su aukštu gyvenimu neįmanoma. Žemėje šią dozę kontroliuoja planetos magnetinio lauko stiprumas ir atmosferos storis, jie žymiai sumažina kosminės spinduliuotės pavojų. Pavyzdžiui, Marse gali egzistuoti gyvybė, tačiau atmosfera ten yra nereikšminga, nėra savo magnetinio lauko, todėl nėra apsaugos nuo kosminių spindulių, kurie prasiskverbia per visą erdvę. Radiacijos lygis Marse yra milžiniškas. O kosminės spinduliuotės įtaka planetos biosferai tokia, kad joje miršta visa gyvybė.

Kas svarbiau?

Mums pasisekė, turime ir storą atmosferą, gaubiančią Žemę, ir savo gana galingą magnetinį lauką, kuris sugeria kenksmingas daleles, kurios pasiekia žemės plutą. Įdomu, kieno planetos apsauga veikia aktyviau – atmosfera ar magnetinis laukas? Mokslininkai eksperimentuoja kurdami planetų modelius, suteikdami joms magnetinį lauką arba ne. Ir paties magnetinio lauko stiprumas tarp šių planetų modelių skiriasi. Anksčiau mokslininkai buvo įsitikinę, kad tai yra pagrindinė apsauga nuo kosminės spinduliuotės, nes jie kontroliavo jos lygį paviršiuje. Tačiau buvo nustatyta, kad radiacijos kiekį labiau lemia planetą dengiančios atmosferos storis.

Jei magnetinis laukas Žemėje yra „išjungtas“, radiacijos dozė padidės tik dvigubai. Tai daug, bet net ir mums tai turės gana nereikšmingą poveikį. Ir jei paliksite magnetinį lauką ir pašalinsite atmosferą iki dešimtosios viso jo kiekio, dozė padidės mirtinai - dviem dydžiais. Siaubinga kosminė spinduliuotė nužudys viską ir visus Žemėje. Mūsų Saulė yra geltona nykštukinė žvaigždė, o aplink jas esančios planetos laikomos pagrindinėmis pretendentėmis į gyvenimą. Šios žvaigždės yra gana blankios, jų yra daug, apie aštuoniasdešimt procentų viso žvaigždžių skaičiaus mūsų Visatoje.

Erdvė ir evoliucija

Teoretikai apskaičiavo, kad tokios aplink geltonąsias nykštukes skriejančios planetos, kurios yra tinkamose gyvybei zonose, turi daug silpnesnius magnetinius laukus. Tai ypač pasakytina apie vadinamąsias superžemes – dideles uolėtas planetas, kurių masė dešimt kartų didesnė už mūsų Žemę. Astrobiologai buvo įsitikinę, kad silpni magnetiniai laukai žymiai sumažino galimybę gyventi. Ir dabar nauji atradimai rodo, kad tai nėra tokia didelė problema, kaip žmonės manė. Svarbiausia būtų atmosfera.

Mokslininkai visapusiškai tiria didėjančios spinduliuotės poveikį esamiems gyviems organizmams – gyvūnams, taip pat įvairiems augalams. Radiaciniai tyrimai apima juos veikiant įvairaus laipsnio spinduliuote, nuo žemo lygio iki ekstremalaus lygio, o tada nustatant, ar jie išgyvens ir kaip kitaip jie jausis, jei tai padarys. Palaipsniui didėjančios spinduliuotės paveikti mikroorganizmai gali parodyti, kaip vyko evoliucija Žemėje. Būtent kosminiai spinduliai ir didelė jų spinduliuotė kažkada privertė būsimą žmogų nulipti nuo palmės ir tyrinėti erdvę. Ir žmonija niekada nebegrįš prie medžių.

Kosminė spinduliuotė 2017 m

2017 metų rugsėjo pradžioje visa mūsų planeta buvo labai sunerimusi. Saulė staiga išmetė tonas saulės medžiagos, kai susijungė dvi didelės tamsių dėmių grupės. Ir šią emisiją lydėjo X klasės blyksniai, kurie privertė planetos magnetinį lauką tiesiogine prasme susidėvėti. Vėliau kilo didelė magnetinė audra, sukėlusi daugelio žmonių ligas, taip pat itin retus, beveik precedento neturinčius gamtos reiškinius Žemėje. Pavyzdžiui, prie Maskvos ir Novosibirsko buvo užfiksuoti galingi šiaurės pašvaistės vaizdai, kurių šiose platumose dar nebuvo matyti. Tačiau tokių reiškinių grožis neužgožė mirtino Saulės pliūpsnio, planetą persmelkiusio kosmine radiacija, kuri pasirodė išties pavojinga, pasekmių.

Jo galia buvo artima maksimaliai – X-9.3, kur raidė yra klasė (itin didelė blykstė), o skaičius – blykstės stiprumas (iš dešimties galimų). Kartu su šiuo paleidimu iškilo kosminių ryšių sistemų ir visos laive esančios įrangos gedimo grėsmė. Astronautai buvo priversti laukti šio siaubingo kosminio spinduliavimo srauto, kurį neša kosminiai spinduliai. Ryšių kokybė per šias dvi dienas labai pablogėjo tiek Europoje, tiek Amerikoje, būtent ten, kur buvo nukreiptas įkrautų dalelių srautas iš kosmoso. Likus maždaug dienai iki dalelių pasiekimo Žemės paviršiuje, buvo paskelbtas įspėjimas apie kosminę spinduliuotę, kuri skambėjo visuose žemynuose ir kiekvienoje šalyje.

Saulės galia

Energija, kurią mūsų žvaigždė skleidžia į supančią erdvę, yra tikrai didžiulė. Per kelias minutes daug milijardų megatonų, skaičiuojant TNT ekvivalentu, išskrenda į kosmosą. Žmonija galės pagaminti tiek energijos dabartiniais tempais tik po milijono metų. Tik penktadalis visos Saulės per sekundę skleidžiamos energijos. O tai mūsų mažasis ir ne per karštas nykštukas! Jei tik įsivaizduojate, kiek destruktyvios energijos gamina kiti kosminės spinduliuotės šaltiniai, šalia kurių mūsų Saulė atrodys kaip beveik nematomas smėlio grūdelis, jums apsisuks galva. Kokia laimė, kad turime gerą magnetinį lauką ir puikią atmosferą, neleidžiančią mums mirti!

Toks pavojus žmonėms kyla kiekvieną dieną, nes radioaktyvioji spinduliuotė kosmose niekada nesibaigia. Būtent iš ten pas mus patenka didžioji dalis spinduliuotės – iš juodųjų skylių ir iš žvaigždžių spiečių. Jis gali nužudyti su didele radiacijos doze, o su maža doze gali paversti mus mutantais. Tačiau taip pat turime prisiminti, kad evoliucija Žemėje įvyko tokių srautų dėka, DNR struktūra pasikeitė į tokią, kokią matome šiandien. Jei eisime per šį „vaistą“, tai yra, jei žvaigždžių skleidžiama spinduliuotė viršys leistinas normas, procesai bus negrįžtami. Galų gale, jei padarai mutuos, jie negrįš į savo pradinę būseną, čia nėra atvirkštinio poveikio. Todėl mes niekada nebepamatysime tų gyvų organizmų, kurie buvo naujagimyje Žemėje. Bet kuris organizmas bando prisitaikyti prie aplinkos pokyčių. Arba jis miršta, arba prisitaiko. Tačiau kelio atgal nėra.

TKS ir saulės žybsniai

Kai Saulė mums atsiuntė savo sveikinimą įkrautų dalelių srautu, TKS kaip tik praskriejo tarp Žemės ir žvaigždės. Per sprogimą išsiskyrę didelės energijos protonai sukūrė visiškai nepageidaujamą foninę spinduliuotę stotyje. Šios dalelės prasiskverbia pro absoliučiai bet kokį erdvėlaivį. Tačiau ši spinduliuotė nepagailėjo kosminių technologijų, nes smūgis buvo galingas, bet per trumpas, kad jį išjungtų. Tačiau ekipažas visą tą laiką slėpėsi specialioje pastogėje, nes žmogaus kūnas yra daug pažeidžiamesnis nei šiuolaikinės technologijos. Nebuvo tik vienas blyksnis, jie pasirodė ištisa serija, ir viskas prasidėjo 2017 m. rugsėjo 4 d., siekiant supurtyti kosmosą itin dideliu spinduliavimu rugsėjo 6 d. Per pastaruosius dvylika metų stipresnis srautas Žemėje dar nebuvo pastebėtas. Saulės išmestas plazmos debesis Žemę aplenkė gerokai anksčiau nei planuota, o tai reiškia, kad srauto greitis ir galia pusantro karto viršijo lauktą. Atitinkamai, poveikis Žemei buvo daug stipresnis nei tikėtasi. Debesis dvylika valandų aplenkė visus mūsų mokslininkų skaičiavimus ir atitinkamai labiau sutrikdė planetos magnetinį lauką.

Magnetinės audros galia pasirodė esanti keturios iš penkių galimų, tai yra dešimt kartų didesnė nei tikėtasi. Kanadoje auroros taip pat buvo stebimos net vidutinėse platumose, kaip ir Rusijoje. Žemėje kilo planetinė magnetinė audra. Galite įsivaizduoti, kas ten vyko kosmose! Radiacija yra didžiausias pavojus iš visų ten egzistuojančių. Apsaugos nuo jos reikia nedelsiant, kai tik erdvėlaivis palieka viršutinius atmosferos sluoksnius ir palieka magnetinius laukus toli žemiau. Neįkrautų ir įkrautų dalelių srautai – spinduliuotė – nuolat prasiskverbia į erdvę. Tokios pat sąlygos mūsų laukia bet kurioje Saulės sistemos planetoje: mūsų planetose nėra nei magnetinio lauko, nei atmosferos.

Radiacijos rūšys

Kosmose jonizuojanti spinduliuotė laikoma pavojingiausia. Tai gama spinduliuotė ir Saulės rentgeno spinduliai, tai dalelės, skrendančios po chromosferinių saulės pliūpsnių, tai ekstragalaktiniai, galaktikos ir saulės kosminiai spinduliai, saulės vėjas, radiacijos juostų protonai ir elektronai, alfa dalelės ir neutronai. Taip pat yra nejonizuojanti spinduliuotė - tai ultravioletinė ir infraraudonoji spinduliuotė iš Saulės, tai yra elektromagnetinė spinduliuotė ir matoma šviesa. Didelio pavojaus juose nėra. Mus saugo atmosfera, o astronautą saugo kosminis kostiumas ir laivo oda.

Jonizuojanti spinduliuotė sukelia nepataisomą žalą. Tai žalingas poveikis visiems gyvybės procesams, vykstantiems žmogaus organizme. Kai didelės energijos dalelė arba fotonas praeina per medžiagą savo kelyje, sąveikaujant su šia medžiaga susidaro įkrautų dalelių pora, vadinama jonu. Tai paveikia net negyvą medžiagą, o gyvoji medžiaga reaguoja audringiausiai, nes labai specializuotų ląstelių organizacija reikalauja atsinaujinimo, o šis procesas vyksta dinamiškai tol, kol organizmas gyvas. Ir kuo aukštesnis organizmo evoliucinio išsivystymo lygis, tuo radiacinė žala tampa negrįžtama.

Radiacinė apsauga

Tokių priemonių mokslininkai ieško įvairiose šiuolaikinio mokslo srityse, įskaitant ir farmakologiją. Kol kas joks vaistas nedavė veiksmingų rezultatų, o radiacijos paveikti žmonės ir toliau miršta. Eksperimentai atliekami su gyvūnais tiek žemėje, tiek kosmose. Paaiškėjo tik tai, kad bet kokius vaistus žmogus turi vartoti prieš švitinimo pradžią, o ne po jo.

Ir jei atsižvelgsime į tai, kad visi tokie vaistai yra toksiški, galime manyti, kad kova su radiacijos poveikiu dar neatnešė į vieną pergalę. Net ir laiku vartojamos farmakologinės priemonės apsaugo tik nuo gama spinduliuotės ir rentgeno spindulių, bet neapsaugo nuo protonų, alfa dalelių ir greitųjų neutronų jonizuojančiosios spinduliuotės.

Nuo tada, kai pasirodė Žemėje, visi organizmai egzistavo, vystėsi ir vystėsi nuolat veikiami radiacijos. Radiacija yra toks pat gamtos reiškinys kaip vėjas, potvyniai, lietus ir kt.

Natūrali foninė spinduliuotė (NBR) buvo Žemėje visuose jos formavimosi etapuose. Ten buvo daug anksčiau nei atsirado gyvybė, o tada atsirado biosfera. Radioaktyvumas ir jį lydinti jonizuojanti spinduliuotė buvo veiksnys, turėjęs įtakos dabartinei biosferos būklei, Žemės evoliucijai, gyvybei Žemėje ir Saulės sistemos elementinei sudėčiai. Bet kuris organizmas yra veikiamas tam tikrai sričiai būdingo radiacinio fono. Iki 1940 m jį lėmė du veiksniai: natūralios kilmės radionuklidų, esančių tiek tam tikro organizmo buveinėje, tiek pačiame organizme, irimas bei kosminiai spinduliai.

Natūralios (natūralios) spinduliuotės šaltiniai yra erdvė ir natūralūs radionuklidai, esantys natūralios formos ir koncentracijos visuose biosferos objektuose: dirvožemyje, vandenyje, ore, mineraluose, gyvuose organizmuose ir kt. Bet kuris mus supantis objektas ir mes patys absoliučia prasme. žodžiai yra radioaktyvūs.

Žemės rutulio gyventojai pagrindinę radiacijos dozę gauna iš natūralių spinduliuotės šaltinių. Dauguma jų yra tokie, kad visiškai neįmanoma išvengti jų spinduliuotės poveikio. Per visą Žemės istoriją įvairių tipų spinduliuotė prasiskverbia į žemės paviršių iš kosmoso ir kyla iš radioaktyvių medžiagų, esančių žemės plutoje. Žmogus yra veikiamas spinduliuotės dviem būdais. Radioaktyviosios medžiagos gali būti už kūno ribų ir apšvitinti jį iš išorės (šiuo atveju kalbame apie išorinį švitinimą) arba jos gali patekti į orą, kuriuo žmogus kvėpuoja, į maistą ar vandenį ir patekti į organizmo vidų (šis švitinimo būdas vadinamas vidiniu).

Bet kuris Žemės gyventojas yra veikiamas natūralių spinduliuotės šaltinių spinduliuotės. Tai iš dalies priklauso nuo to, kur žmonės gyvena. Antžeminiai spinduliuotės šaltiniai yra bendrai atsakingi už didžiąją dalį apšvitos, kurią žmonės patiria dėl natūralios spinduliuotės. Vidutiniškai jie suteikia daugiau nei 5/6 metinės efektinės ekvivalentinės dozės, kurią gauna gyventojai, daugiausia dėl vidinės apšvitos. Likusią dalį sudaro kosminiai spinduliai, daugiausia per išorinį švitinimą.

Natūralų radiacinį foną sudaro kosminė spinduliuotė (16%) ir gamtoje išsibarstę radionuklidai, esantys žemės plutoje, žemės ore, dirvožemyje, vandenyje, augaluose, maiste, gyvūnų ir žmonių organizmuose (84%). Technogeninė foninė spinduliuotė daugiausia susijusi su uolienų apdorojimu ir judėjimu, anglies, naftos, dujų ir kito iškastinio kuro deginimu, taip pat su branduolinių ginklų bandymais ir branduoline energija.

Natūrali foninė spinduliuotė yra neatsiejamas aplinkos veiksnys, turintis didelę įtaką žmogaus gyvenimui. Natūrali foninė spinduliuotė skirtinguose Žemės regionuose labai skiriasi. Ekvivalentinė dozė žmogaus organizme yra vidutiniškai 2 mSv = 0,2 rem. Evoliucinis vystymasis rodo, kad natūraliomis sąlygomis sudaromos optimalios sąlygos žmonių, gyvūnų ir augalų gyvenimui. Todėl, vertinant jonizuojančiosios spinduliuotės keliamus pavojus, labai svarbu žinoti įvairių šaltinių poveikio pobūdį ir lygius.

Kadangi radionuklidai, kaip ir bet kurie atomai, gamtoje sudaro tam tikrus junginius ir pagal savo chemines savybes yra tam tikrų mineralų dalis, natūralių radionuklidų pasiskirstymas žemės plutoje yra netolygus. Kosminė spinduliuotė, kaip minėta aukščiau, taip pat priklauso nuo daugelio veiksnių ir gali skirtis kelis kartus. Taigi natūrali foninė spinduliuotė įvairiose Žemės rutulio vietose skiriasi. Tai susiję su „normalaus radiacinio fono“ sąvokos susitarimu: esant aukščiui virš jūros lygio, fonas didėja dėl kosminės spinduliuotės, tose vietose, kur į paviršių iškyla granitai ar turtingas torio smėlis, foninė spinduliuotė taip pat yra didesnė. ir pan. Todėl galime kalbėti tik apie vidutinį natūralų radiacinį foną tam tikroje vietovėje, teritorijoje, šalyje ir pan.

Vidutinė efektyvi dozė, kurią mūsų planetos gyventojas gauna iš natūralių šaltinių per metus, yra 2,4 mSv .

Maždaug 1/3 šios dozės susidaro dėl išorinės spinduliuotės (maždaug vienodai iš kosmoso ir radionuklidų), o 2/3 – dėl vidinės spinduliuotės, tai yra natūralių radionuklidų, esančių mūsų kūno viduje. Vidutinis žmogaus specifinis aktyvumas yra apie 150 Bq/kg. Natūralios foninės spinduliuotės (išorinės apšvitos) jūros lygiu vidurkis yra apie 0,09 μSv/val. Tai atitinka maždaug 10 µR/val.

Kosminė spinduliuotė yra jonizuojančių dalelių srautas, krentantis į Žemę iš kosmoso. Kosminės spinduliuotės sudėtis apima:

Kosminė spinduliuotė susideda iš trijų komponentų, kurie skiriasi kilme:

1) Žemės magnetinio lauko užfiksuotų dalelių spinduliuotė;

2) galaktikos kosminė spinduliuotė;

3) Saulės korpuskulinė spinduliuotė.

Įkrautų dalelių spinduliuotė, užfiksuota Žemės magnetinio lauko – 1,2–8 Žemės spindulių atstumu yra vadinamosios spinduliuotės juostos, kuriose yra protonų, kurių energija yra 1–500 MeV (daugiausia 50 MeV), elektronų, kurių energija apie 0,1 -0,4 MeV ir nedidelis alfa dalelių kiekis.

Junginys. Galaktikos kosminiai spinduliai daugiausia susideda iš protonų (79 %) ir alfa dalelių (20 %), atspindinčių vandenilio ir helio gausą Visatoje. Iš sunkiųjų jonų didžiausią reikšmę turi geležies jonai dėl gana didelio intensyvumo ir didelio atominio skaičiaus.

Kilmė. Galaktikos kosminių spindulių šaltiniai yra žvaigždžių blyksniai, supernovos sprogimai, pulsaro pagreitis, galaktikos branduolių sprogimai ir kt.

Gyvenimo laikas. Kosminės spinduliuotės dalelių gyvenimo trukmė yra apie 200 milijonų metų. Dalelių uždarymas vyksta dėl tarpžvaigždinės erdvės magnetinio lauko.

Sąveika su atmosfera . Į atmosferą patekę kosminiai spinduliai sąveikauja su azoto, deguonies ir argono atomais. Dalelės su elektronais susiduria dažniau nei su branduoliais, tačiau didelės energijos dalelės praranda mažai energijos. Susidūrimo su branduoliais metu dalelės beveik visada pašalinamos iš srauto, todėl pirminė spinduliuotė susilpnėja beveik vien dėl branduolinių reakcijų.

Kai protonai susiduria su branduoliais, neutronai ir protonai išmušami iš branduolių ir vyksta branduolio dalijimosi reakcijos. Susidariusios antrinės dalelės turi didelę energiją ir pačios sukelia tokias pačias branduolines reakcijas, t.y., susidaro visa reakcijų kaskada, susidaro vadinamasis platus atmosferinis dušas. Viena didelės energijos pirminė dalelė gali sukelti dešimties kartų iš eilės vykstančių reakcijų, gaminančių milijonus dalelių.

Nauji branduoliai ir nukleonai, sudarantys branduolinį aktyvųjį radiacijos komponentą, daugiausia susidaro viršutiniuose atmosferos sluoksniuose. Apatinėje jo dalyje branduolių ir protonų srautas gerokai susilpnėja dėl branduolinių susidūrimų ir tolesnių jonizacijos nuostolių. Jūros lygyje jis sukuria tik kelis procentus dozės galios.

Kosmogeniniai radionuklidai

Dėl branduolinių reakcijų, vykstančių veikiant kosminiams spinduliams atmosferoje ir iš dalies litosferoje, susidaro radioaktyvūs branduoliai. Iš jų didžiausią indėlį kuriant dozę įneša (β spinduliuotės: 3 H (T 1/2 = 12,35 metų), 14 C (T 1/2 = 5730 metų), 22 Na (T 1/2 = 2,6 metų) – patekęs į žmogaus organizmą su maistu, kaip matyti iš pateiktų duomenų, didžiausią indėlį į radiaciją įneša anglis-14 Suaugęs žmogus per metus su maistu suvartoja ~ 95 kg.

Saulės spinduliuotė, susidedanti iš elektromagnetinės spinduliuotės iki rentgeno spindulių diapazono, protonų ir alfa dalelių;

Išvardytos spinduliuotės rūšys yra pirminės, jos beveik visiškai išnyksta maždaug 20 km aukštyje dėl sąveikos su viršutiniais atmosferos sluoksniais. Tokiu atveju susidaro antrinė kosminė spinduliuotė, kuri pasiekia Žemės paviršių ir veikia biosferą (taip pat ir žmogų). Antrinė spinduliuotė apima neutronus, protonus, mezonus, elektronus ir fotonus.

Kosminės spinduliuotės intensyvumas priklauso nuo kelių veiksnių:

Galaktikos spinduliuotės srauto pokyčiai,

Saulės aktyvumas,

Geografinė platuma,

Aukštis virš jūros lygio.

Priklausomai nuo aukščio, kosminės spinduliuotės intensyvumas smarkiai padidėja.

Žemės plutos radionuklidai.

Ilgaamžiai (pusėjimo trukmė milijardai metų) izotopai, kurie mūsų planetos egzistavimo metu neturėjo laiko suirti, yra išsibarstę žemės plutoje. Greičiausiai jie susiformavo kartu su Saulės sistemos planetų formavimu (santykinai trumpalaikiai izotopai visiškai suiro). Šie izotopai vadinami natūraliomis radioaktyviosiomis medžiagomis, o tai reiškia tuos, kurie susidarė ir nuolat formuojasi be žmogaus įsikišimo. Skildami jie sudaro tarpinius, taip pat radioaktyvius, izotopus.

Išoriniai spinduliuotės šaltiniai yra daugiau nei 60 natūralių radionuklidų, randamų Žemės biosferoje. Visuose Žemės apvalkaluose ir šerdyje natūralių radioaktyvių elementų yra palyginti nedideliais kiekiais. Žmonėms ypač svarbūs radioaktyvieji biosferos elementai, t.y. ta Žemės apvalkalo dalis (lito, hidro ir atmosfera), kurioje yra mikroorganizmai, augalai, gyvūnai ir žmonės.

Milijardus metų vyko nuolatinis nestabilių atomų branduolių radioaktyvaus skilimo procesas. Dėl to bendras Žemės medžiagos ir uolienų radioaktyvumas palaipsniui mažėjo. Santykinai trumpaamžiai izotopai visiškai suiro. Išsaugoti daugiausia elementai, kurių pusėjimo trukmė matuojama milijardais metų, taip pat santykinai trumpaamžiai antriniai radioaktyvaus skilimo produktai, sudarantys nuoseklias virsmų grandines, vadinamąsias radioaktyviųjų elementų šeimas. Žemės plutoje natūralūs radionuklidai gali būti daugiau ar mažiau tolygiai pasiskirstę arba susikaupę nuosėdų pavidalu.

Natūralūs (natūralūs) radionuklidai galima suskirstyti į tris grupes:

Radionuklidai, priklausantys radioaktyviosioms šeimoms (serija),

Kiti (nepriklausantys radioaktyviosioms šeimoms) radionuklidai, kurie planetai formuojantis tapo žemės plutos dalimi,

Radionuklidai susidarė veikiant kosminei spinduliuotei.

Formuojantis Žemei radionuklidai kartu su stabiliais nuklidais taip pat tapo jos plutos dalimi. Dauguma šių radionuklidų priklauso vadinamosioms radioaktyviosioms šeimoms (serijai). Kiekviena serija vaizduoja nuoseklių radioaktyviųjų virsmų grandinę, kai branduolys, susidaręs irstant pradiniam branduoliui, taip pat savo ruožtu suyra, vėl generuodamas nestabilų branduolį ir pan. Tokios grandinės pradžia yra radionuklidas, kuris nesusidaro iš kitas radionuklidas, bet yra žemės plutoje ir biosferoje nuo pat jų gimimo momento. Šis radionuklidas vadinamas protėviu ir jo vardu pavadinta visa šeima (serija). Iš viso gamtoje yra trys protėviai - uranas-235, uranas-238 ir toris-232, ir atitinkamai trys radioaktyvios serijos - du uranas ir toris. Visos serijos baigiasi stabiliais švino izotopais.

Torio pusinės eliminacijos laikas yra ilgiausias (14 milijardų metų), todėl beveik visiškai išsilaikė nuo Žemės susikaupimo. Didelė dalis urano-238 skilimo, didžioji dauguma urano-235 suskilo, o izotopas neptūnas-232 suskilo visiškai. Dėl šios priežasties žemės plutoje yra daug torio (beveik 20 kartų daugiau nei urane), o urano-235 yra 140 kartų mažiau nei urano-238. Kadangi ketvirtosios šeimos protėvis (neptūnas) po Žemės susikaupimo visiškai iširo, uolienose jo beveik nėra. Neptūnas urano rūdose buvo rastas nedideliais kiekiais. Tačiau jo kilmė yra antrinė ir atsiranda dėl urano-238 branduolių bombardavimo kosminių spindulių neutronais. Neptūnas dabar gaminamas naudojant dirbtines branduolines reakcijas. Ekologui tai neįdomu.

Apie 0,0003 % (įvairiais šaltiniais 0,00025-0,0004 %) žemės plutos sudaro uranas. Tai yra, viename kubiniame metre įprasto dirvožemio yra vidutiniškai 5 gramai urano. Yra vietų, kur šis kiekis tūkstančius kartų didesnis – tai yra urano telkiniai. Kubiniame metre jūros vandens yra apie 1,5 mg urano. Šį natūralų cheminį elementą atstovauja du izotopai -238U ir 235U, kurių kiekvienas yra savo radioaktyviosios serijos įkūrėjas. Didžioji dalis gamtinio urano (99,3%) yra uranas-238. Šis radionuklidas yra labai stabilus, jo skilimo (būtent alfa skilimo) tikimybė labai maža. Šiai tikimybei būdingas 4,5 milijardo metų pusinės eliminacijos laikas. Tai yra, nuo mūsų planetos susiformavimo jos kiekis sumažėjo perpus. Iš to, savo ruožtu, išplaukia, kad foninė spinduliuotė mūsų planetoje anksčiau buvo didesnė. Radioaktyviųjų virsmų grandinės, kurios generuoja natūralius urano serijos radionuklidus:

Radioaktyviosios serijos apima ir ilgaamžius radionuklidus (tai yra radionuklidus, kurių pusinės eliminacijos laikas yra ilgas), ir trumpaamžius, tačiau visi serijos radionuklidai egzistuoja gamtoje, net ir tie, kurie greitai suyra. Taip yra dėl to, kad laikui bėgant susidarė pusiausvyra (vadinamoji „pasaulietinė pusiausvyra“) - kiekvieno radionuklido skilimo greitis yra lygus jo susidarymo greičiui.

Yra natūralių radionuklidų, kurie pateko į žemės plutą formuojantis planetai ir kurie nepriklauso urano ar torio serijai. Visų pirma, tai yra kalis-40. 40 K kiekis žemės plutoje yra apie 0,00027% (masės), pusinės eliminacijos laikas yra 1,3 milijardo metų. Dukterinis nuklidas kalcis-40 yra stabilus. Kalio-40 dideli kiekiai randami augaluose ir gyvuose organizmuose ir labai prisideda prie bendros žmogaus vidinės spinduliuotės dozės.

Natūraliame kalyje yra trys izotopai: kalis-39, kalis-40 ir kalis-41, iš kurių tik kalis-40 yra radioaktyvus. Šių trijų izotopų kiekybinis santykis gamtoje atrodo taip: 93,08%, 0,012% ir 6,91%.

Kalis-40 skyla dviem būdais. Apie 88% jo atomų patiria beta spinduliuotę ir tampa kalcio-40 atomų. Likę 12% atomų, patyrę K gaudymą, virsta argono-40 atomų. Kalio-argono metodas absoliučiam uolienų ir mineralų amžiui nustatyti yra pagrįstas šia kalio-40 savybe.

Trečiąją natūralių radionuklidų grupę sudaro kosmogeniniai radionuklidai. Šie radionuklidai susidaro veikiant kosminei spinduliuotei iš stabilių nuklidų dėl branduolinių reakcijų. Tai yra tritis, berilis-7, anglis-14, natris-22. Pavyzdžiui, tričio ir anglies-14 susidarymo iš azoto branduolinės reakcijos veikiant kosminiams neutronams:

Anglis užima ypatingą vietą tarp natūralių radioizotopų. Natūrali anglis susideda iš dviejų stabilių izotopų, tarp kurių vyrauja anglis-12 (98,89%). Likusi dalis yra beveik visiškai anglies-13 (1,11%).

Be stabilių anglies izotopų, žinomi dar penki radioaktyvūs. Keturių iš jų (anglies-10, anglies-11, anglies-15 ir anglies-16) pusinės eliminacijos laikas yra labai trumpas (sekundės ir sekundės dalys). Penktojo radioizotopo, anglies-14, pusinės eliminacijos laikas yra 5730 metų.

Gamtoje anglies-14 koncentracija yra itin maža. Pavyzdžiui, šiuolaikiniuose augaluose yra vienas šio izotopo atomas kiekvienam 10 9 anglies-12 ir anglies-13 atomams. Tačiau atsiradus atominiams ginklams ir branduolinėms technologijoms anglis-14 gaminama dirbtinai, lėtiesiems neutronams sąveikaujant su atmosferos azotu, todėl jos kiekis nuolat auga.

Yra tam tikras susitarimas dėl to, koks fonas laikomas „normaliu“. Taigi, kai „planetos vidutinė“ metinė efektinė dozė vienam žmogui yra 2,4 mSv, daugelyje šalių ši vertė yra 7-9 mSv per metus. Tai yra, nuo neatmenamų laikų milijonai žmonių gyveno natūralių dozių apkrovų sąlygomis, kurios kelis kartus viršija statistinį vidurkį. Medicininiai tyrimai ir demografinė statistika rodo, kad tai niekaip neįtakoja jų gyvenimo ir neturi jokios neigiamos įtakos nei jų, nei jų palikuonių sveikatai.

Kalbant apie „normalaus“ gamtinio fono sąvokos susitarimus, taip pat galima išskirti nemažai vietų planetoje, kur natūralios radiacijos lygis statistinį vidurkį viršija ne tik kelis kartus, bet net dešimtis kartų (lentelė); dešimtys ir šimtai tūkstančių gyventojų patiria šį poveikį. Ir tai taip pat yra norma, tai taip pat neturi jokios įtakos jų sveikatai. Be to, daugelis vietovių, kuriose yra padidėjusi foninė radiacija, šimtmečius buvo masinio turizmo vietos (jūrų pakrantės) ir pripažinti kurortai (Kaukazo mineraliniai vandenys, Karlovi Varai ir kt.).

Komiksas apie tai, kaip mokslininkai tyrinės Marsą kovodami su kosmine spinduliuote.

Jame nagrinėjami keli ateities tyrimų, siekiant apsaugoti astronautus nuo radiacijos, būdai, įskaitant vaistų terapiją, genų inžineriją ir žiemos miego technologijas. Autoriai taip pat pažymi, kad radiacija ir senėjimas žudo organizmą panašiai, ir teigia, kad kovos su vienu būdais taip pat gali veikti prieš kitą. Straipsnis su kovos šūkiu pavadinime: Viva la radioresistance! („Tegyvuoja atsparumas radiacijai!“) buvo paskelbtas žurnale „Oncotarget“.

„Kosmoso tyrinėjimų renesansas greičiausiai lems pirmąsias žmogaus misijas į Marsą ir giliąją erdvę. Tačiau norėdami išgyventi padidėjusios kosminės spinduliuotės sąlygomis, žmonės turės tapti atsparesni išoriniams veiksniams. Šiame straipsnyje mes siūlome metodiką, kaip pasiekti didesnį atsparumą radiacijai, atsparumą stresui ir atsparumą senėjimui. Kurdami strategiją subūrėme pirmaujančius mokslininkus iš Rusijos, taip pat NASA, Europos kosmoso agentūros, Kanados radiacijos centro ir daugiau nei 25 kitų centrų visame pasaulyje. Radioresistencijos technologijos taip pat bus naudingos Žemėje, ypač jei „šalutinis poveikis“ yra sveikas ilgaamžiškumas“, – komentuoja MIPT docentas Aleksandras Žavoronkovas.

. " alt="Mes pasirūpinsime, kad radiacija netrukdytų žmonijai užkariauti kosmoso ir kolonizuoti Marsą. Mokslininkų dėka skrisime į Raudonąją planetą ir ten surengsime diskoteką bei kepsninę . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}

Pasirūpinsime, kad radiacija netrukdytų žmonijai užkariauti kosmoso ir kolonizuoti Marsą. Mokslininkų dėka skrisime į Raudonąją planetą ir ten surengsime diskoteką bei kepsninę .

Erdvė prieš žmogų

„Kosminiu mastu mūsų planeta yra tik mažas laivas, gerai apsaugotas nuo kosminės spinduliuotės. Žemės magnetinis laukas nukreipia saulės ir galaktikos įkrautas daleles ir taip žymiai sumažina radiacijos lygį planetos paviršiuje. Skrydžių į kosmosą dideliais atstumais metu ir kolonizuojant labai silpnus magnetinius laukus turinčias planetas (pavyzdžiui, Marsą), tokios apsaugos nebus, o astronautus ir kolonistus nuolat veiks įkrautų dalelių srautai su milžiniška energija. Tiesą sakant, nuo to, kaip įveiksime šią problemą, priklauso kosminė žmonijos ateitis“, – sako Rusijos mokslų akademijos profesoriaus A. I. Burnazyano vardu pavadinto Federalinio medicininio biofizinio centro Eksperimentinės radiobiologijos ir radiacinės medicinos katedros vadovas Andrejanas Osipovas. MIPT Inovatyvių vaistų kūrimo laboratorijos darbuotoja.

Žmogus neapsaugotas nuo kosmoso pavojų: saulės spinduliuotės, galaktikos kosminių spindulių, magnetinių laukų, radioaktyvios Marso aplinkos, Žemės radiacijos juostos, mikrogravitacijos (nesvarumo).

Žmonija rimtai nusitaikė į Marso kolonizavimą – „SpaceX“ žada pristatyti žmones į Raudonąją planetą jau 2024 m., tačiau kai kurios reikšmingos problemos vis dar neišspręstos. Taigi vienas iš pagrindinių pavojų astronautų sveikatai yra kosminė spinduliuotė. Jonizuojanti spinduliuotė pažeidžia biologines molekules, ypač DNR, o tai sukelia įvairius sutrikimus: nervų sistemą, širdies ir kraujagyslių sistemą ir daugiausia vėžį. Mokslininkai siūlo suvienyti jėgas ir, pasinaudojant naujausiais biotechnologijų pasiekimais, padidinti žmogaus radiacinį atsparumą, kad jis galėtų užkariauti kosmoso platybes ir kolonizuoti kitas planetas.

Žmogaus gynyba

Kūnas turi būdų, kaip apsisaugoti nuo DNR pažeidimo ir jį ištaisyti. Mūsų DNR yra nuolat veikiama natūralios spinduliuotės, taip pat reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS), kurios susidaro normalaus ląstelių kvėpavimo metu. Tačiau taisant DNR, ypač didelės žalos atveju, gali atsirasti klaidų. DNR pažeidimų kaupimasis laikomas viena iš pagrindinių senėjimo priežasčių, todėl radiacija ir senėjimas yra panašūs žmonijos priešai. Tačiau ląstelės gali prisitaikyti prie radiacijos. Įrodyta, kad nedidelė spinduliuotės dozė gali ne tik nepadaryti žalos, bet ir paruošti ląsteles didesnėms dozėms. Šiuo metu tarptautiniuose radiacinės saugos standartuose į tai neatsižvelgiama. Naujausi tyrimai rodo, kad yra tam tikras radiacijos slenkstis, žemiau kurio galioja principas „sunku treniruotėse, lengvas mūšyje“. Straipsnio autoriai mano, kad norint juos pradėti eksploatuoti, būtina ištirti radijo prisitaikymo mechanizmus.

Radiorezistencijos didinimo būdai: 1) genų terapija, multipleksinė genų inžinerija, eksperimentinė evoliucija; 2) biobankininkystė, regeneracinės technologijos, audinių ir organų inžinerija, sukeltas ląstelių atsinaujinimas, ląstelių terapija; 3) radioprotektoriai, geroprotektoriai, antioksidantai; 4) žiemos miegas; 5) deuteruoti organiniai komponentai; 6) radiacijai atsparių žmonių medicininė atranka.

MIPT Gyvenimo trukmės ir senėjimo genetikos laboratorijos vadovas, Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas, biologijos mokslų daktaras Aleksejus Moskalevas aiškina: „Mūsų ilgalaikiai mažų jonizuojančiosios spinduliuotės dozių poveikio gyvenimo trukmei tyrimai. modelių gyvūnų parodė, kad nedidelis žalingas poveikis gali stimuliuoti ląstelių ir organizmo gynybines sistemas (DNR atstatymas, šilumos šoko baltymai, negyvybingų ląstelių pašalinimas, įgimtas imunitetas). Tačiau kosmose žmonės susidurs su didesniu ir pavojingesniu radiacijos dozių diapazonu. Turime sukaupę didelę geroprotektorių duomenų bazę. Įgytos žinios leidžia manyti, kad daugelis jų veikia rezervinių pajėgumų aktyvinimo ir atsparumo stresui didinimo mechanizmu. Tikėtina, kad tokia stimuliacija padės būsimiems kosmoso kolonizatoriams.

Astronautų inžinerija

Be to, radiacinis atsparumas žmonėms skiriasi: vieni atsparesni spinduliuotei, kiti mažiau. Radiacijai atsparių asmenų medicininė atranka apima ląstelių mėginių paėmimą iš potencialių kandidatų ir visapusišką šių ląstelių radioadaptyvumo analizę. Į kosmosą skris tie, kurie atspariausi radiacijai. Be to, galima atlikti genomo masto tyrimus žmonėms, gyvenantiems vietovėse, kuriose yra didelis foninės spinduliuotės lygis arba kurie yra veikiami šios spinduliuotės savo profesijoje. Vėžiui ir kitoms su radiacija susijusioms ligoms mažiau jautrių žmonių genominiai skirtumai ateityje galėtų būti išskirti ir „įskiepyti“ į astronautus naudojant šiuolaikinius genų inžinerijos metodus, tokius kaip genomo redagavimas.

Yra keletas variantų, kuriems reikia įvesti genus, kad padidėtų radiorezistencija. Pirma, antioksidantų genai padės apsaugoti ląsteles nuo reaktyviųjų deguonies rūšių, kurias gamina radiacija. Kelios eksperimentinės grupės jau sėkmingai bandė sumažinti jautrumą spinduliuotei naudojant tokius transgenus. Tačiau šis metodas neišgelbės jūsų nuo tiesioginio radiacijos poveikio, tik nuo netiesioginio poveikio.

Galite įvesti genus baltymams, atsakingiems už DNR taisymą. Tokie eksperimentai jau buvo atlikti – kai kurie genai tikrai padėjo, o kai kurie padidino genomo nestabilumą, todėl ši sritis laukia naujų tyrimų.

Perspektyvesnis metodas yra radioprotekcinių transgenų naudojimas. Daugelis organizmų (pavyzdžiui, tardigradai) turi didelį atsparumą radiacijai, ir jei išsiaiškinsime, kokie genai ir molekuliniai mechanizmai yra už to, juos galima paversti žmonėms naudojant genų terapiją. Norint nužudyti 50 % vėlyvųjų, reikia 1000 kartų didesnės radiacijos dozės nei mirtina žmonėms. Neseniai buvo atrastas baltymas, kuris, kaip manoma, yra vienas iš tokios ištvermės veiksnių – vadinamasis žalos slopintuvas Dsup. Eksperimento su žmogaus ląstelių linija metu paaiškėjo, kad Dsup geno įvedimas žalą sumažina 40 proc. Dėl to genas yra perspektyvus kandidatas apsaugoti žmones nuo radiacijos.

Kovotojo pirmosios pagalbos vaistinėlė

Vaistai, didinantys organizmo radiacinę apsaugą, vadinami „radioprotektoriais“. Iki šiol yra tik vienas FDA patvirtintas radioprotektorius. Tačiau pagrindiniai signalizacijos keliai ląstelėse, kurios dalyvauja senatvinių patologijų procesuose, taip pat yra susijusios su atsaku į spinduliuotę. Remiantis tuo, geroprotektoriai – vaistai, mažinantys senėjimo greitį ir ilginantys gyvenimo trukmę – taip pat gali būti naudojami kaip radioprotektoriai. Remiantis Geroprotectors.org ir DrugAge duomenų bazėmis, yra daugiau nei 400 galimų geroprotektorių. Autoriai mano, kad bus naudinga peržiūrėti esamus vaistus dėl gero ir radioprotekcinių savybių.

Kadangi jonizuojanti spinduliuotė taip pat veikia per reaktyviąsias deguonies rūšis, redokso absorberiai arba, paprasčiau tariant, antioksidantai, tokie kaip glutationas, NAD ir jo pirmtakas NMN, gali padėti susidoroti su spinduliuote. Atrodo, kad pastarieji vaidina svarbų vaidmenį reaguojant į DNR pažeidimus, todėl yra labai svarbūs apsaugos nuo radiacijos ir senėjimo požiūriu.

Hipernacija žiemos miego metu

Netrukus po pirmųjų kosminių skrydžių pradžios sovietų kosmoso programos pagrindinis dizaineris Sergejus Korolevas pradėjo kurti ambicingą pilotuojamo skrydžio į Marsą projektą. Jo idėja buvo per ilgas kosmines keliones įgulą įjungti žiemos miego būseną. Žiemos miego metu visi procesai organizme sulėtėja. Eksperimentai su gyvūnais rodo, kad tokioje būsenoje didėja atsparumas ekstremaliems veiksniams: žemesnėms temperatūroms, mirtinoms radiacijos dozėms, perkrovoms ir pan. SSRS Marso projektas buvo uždarytas po Sergejaus Korolevo mirties. Ir šiuo metu Europos kosmoso agentūra rengia projektą „Aurora“, skirtą skrydžiams į Marsą ir Mėnulį, kuriame svarstoma galimybė užmigti astronautus. ESA mano, kad žiemos miegas užtikrins didesnį saugumą ilgalaikių automatinių skrydžių metu. Jei kalbėsime apie būsimą kosmoso kolonizaciją, lengviau transportuoti ir apsaugoti nuo radiacijos užšaldytų lytinių ląstelių banką, o ne „pasiruošusių“ žmonių populiaciją. Bet to, aišku, artimiausiu metu nebus ir galbūt iki to laiko radijo apsaugos metodai bus pakankamai išvystyti, kad žmonės nebijotų kosmoso.

Sunkioji artilerija

Visuose organiniuose junginiuose yra anglies-vandenilio jungčių (C-H). Tačiau galima susintetinti junginius, kuriuose vietoj vandenilio yra deuterio – sunkesnio vandenilio analogo. Dėl didesnės masės ryšiai su deuteriu nutrūksta sunkiau. Tačiau kūnas sukurtas dirbti su vandeniliu, todėl per daug vandenilio pakeitus deuteriu, tai gali sukelti blogų pasekmių. Įvairiuose organizmuose įrodyta, kad deuteruoto vandens pridėjimas prailgina gyvenimo trukmę ir turi priešvėžinį poveikį, tačiau daugiau nei 20 % deuteruoto vandens maiste pradeda daryti toksinį poveikį. Straipsnio autoriai mano, kad reikia atlikti ikiklinikinius tyrimus ir ieškoti saugumo slenksčio.

Įdomi alternatyva – ne vandenilį, o anglį pakeisti sunkesniu analogu. 13 C yra tik 8% sunkesnis nei 12 C, o deuteris yra 100% sunkesnis už vandenilį – tokie pokyčiai bus ne tokie kritiški organizmui. Tačiau šis metodas neapsaugos nuo N-H ir OH ryšių, laikančių kartu DNR bazes, nutraukimo. Be to, 13 C gamyba šiuo metu yra labai brangi. Tačiau jei gamybos sąnaudas pavyks sumažinti, anglies pakeitimas galėtų suteikti papildomą žmogaus apsaugą nuo kosminės spinduliuotės.

„Kosminės misijos dalyvių radiacinės saugos problema priklauso labai sudėtingų problemų klasei, kurių neįmanoma išspręsti nei vieno mokslo centro, nei visos šalies rėmuose. Būtent dėl ​​šios priežasties nusprendėme suburti specialistus iš pirmaujančių Rusijos ir viso pasaulio centrų, kad sužinotume ir įtvirtintume jų viziją, kaip išspręsti šią problemą. Visų pirma, tarp Rusijos straipsnio autorių yra mokslininkų iš FMBC, pavadintų vardu. A.I. Burnazyan, Rusijos mokslų akademijos Biomedicinos problemų institutas, MIPT ir kitos visame pasaulyje žinomos institucijos. Vykdant projektą daugelis jo dalyvių susitiko pirmą kartą ir dabar planuoja tęsti pradėtus bendrus tyrimus“, – apibendrina projekto koordinatorius, radiobiologas Ivanas Ozerovas, Ląstelių signalizacijos kelių analizės grupės vadovas. „Skolkovo“ startuolio „Insilico“.

Dizainerė Elena Khavina, MIPT spaudos tarnyba