Mbrojtja nga rrezatimi në ISS. Sfondi natyror i rrezatimit

Teksti i paraqitur më poshtë duhet të konsiderohet si mendim personal i autorit. Ai nuk ka asnjë informacion sekret (ose akses në to). Gjithçka që thuhet janë fakte nga burime të hapura plus pak sens të përbashkët ("analitikë kolltuke", nëse dëshironi).

Fantashkencë - të gjitha këto blasters dhe "pew-pew" në hapësira e jashtme mbi luftëtarët e vegjël me një vend - e ka mësuar njerëzimin të mbivlerësojë seriozisht dashamirësinë e Universit ndaj organizmave proteinikë të ngrohtë. Kjo është veçanërisht e dukshme kur shkrimtarët e trillimeve shkencore përshkruajnë udhëtimin në planetë të tjerë. Mjerisht, eksplorimi i "hapësirës reale" në vend të disa qindra "kameve" të zakonshme nën mbrojtjen e fushës magnetike të Tokës do të jetë një ndërmarrje më e vështirë sesa i dukej njeriut mesatar vetëm një dekadë më parë.

Pra, këtu është pika ime kryesore. Klima psikologjike dhe konfliktet brenda ekuipazhit janë larg problemeve kryesore me të cilat do të përballen njerëzit kur organizojnë fluturime me njerëz në Mars.

Problemi kryesor i një personi që udhëton përtej magnetosferës së Tokës- problem me shkronja të mëdha"R".

Çfarë është rrezatimi kozmik dhe pse nuk vdesim prej tij në Tokë

Rrezatimi jonizues në hapësirë ​​(përtej disa qindra kilometrave të hapësirës afër Tokës që njerëzit kanë zotëruar në të vërtetë) përbëhet nga dy pjesë.

Rrezatimi nga Dielli. Kjo është, para së gjithash, "era diellore" - një rrjedhë grimcash që vazhdimisht “fryjnë” në të gjitha drejtimet nga ylli dhe që është jashtëzakonisht e mirë për të ardhmen varkat me vela hapësinore, sepse do t'i lejojë ata të përshpejtojnë siç duhet për të udhëtuar përtej sistemi diellor. Por për qeniet e gjalla, pjesa kryesore e kësaj ere nuk është veçanërisht e dobishme. Është e mrekullueshme që jemi të mbrojtur nga rrezatimi i fortë nga një shtresë e trashë e atmosferës, jonosfera (ajo ku ndodhen vrimat e ozonit), si dhe fusha e fuqishme magnetike e Tokës.

Përveç erës, e cila shpërndahet pak a shumë në mënyrë të barabartë, ylli ynë qëllon periodikisht edhe të ashtuquajturat flakërima diellore. Këto të fundit janë nxjerrje të materies koronale nga Dielli. Janë aq serioze sa herë pas here sjellin probleme për njerëzit dhe teknologjinë edhe në Tokë, ku më argëtimi, e përsëris, është i ekranizuar mirë.

Pra, kemi atmosferën dhe fushën magnetike të planetit. Në një hapësirë ​​tashmë mjaft të afërt, në një distancë prej dhjetë ose dy mijë kilometrash nga Toka, një flakërim diellor (madje edhe i dobët, vetëm disa Hiroshima), duke goditur një anije, është e garantuar të çaktivizojë mbushjen e saj të gjallë pa mundësinë më të vogël. të mbijetesës. Ne nuk kemi absolutisht asgjë për ta parandaluar këtë sot - në nivelin aktual të zhvillimit të teknologjive dhe materialeve. Për këtë dhe vetëm për këtë arsye, njerëzimit do t'i duhet të shtyjë udhëtimin disamujor drejt Marsit derisa ta zgjidhim këtë problem të paktën pjesërisht. Ju gjithashtu do të duhet ta planifikoni atë gjatë periudhave të diellit më të qetë dhe t'u luteni shumë të gjithë perëndive teknike.

Rrezet kozmike. Këto gjëra të mbrapshta të kudondodhura bartin sasi e madhe energji (më shumë se sa LHC mund të pompojë në një grimcë). Ata vijnë nga pjesë të tjera të galaktikës sonë. Duke u futur në mburojën e atmosferës së tokës, një rreze e tillë ndërvepron me atomet e saj dhe ndahet në dhjetëra grimca më pak energjike, të cilat kaskadojnë në rrjedha edhe më pak energjike (por edhe të rrezikshme), dhe si rezultat, e gjithë kjo shkëlqim është derdhet si shi rrezatimi në sipërfaqen e planetit. Përafërsisht 15% e rrezatimi i sfondit në Tokë llogaritet për vizitorët nga hapësira. Sa më i lartë të jetoni mbi nivelin e detit, aq më e lartë është doza që kapni gjatë jetës tuaj. Dhe kjo ndodh rreth orës.

Si ushtrim shkollor përpiquni të imagjinoni se çfarë do të ndodhë me një anije kozmike dhe "përmbajtjen e saj të gjallë" nëse ato goditen drejtpërdrejt nga një rreze e tillë diku në hapësirën e jashtme. Më lejoni t'ju kujtoj se fluturimi në Mars do të zgjasë disa muaj, për këtë do të duhet të ndërtohet një anije e rëndë, dhe gjasat e "kontaktit" të përshkruar më sipër (ose edhe më shumë se një) janë mjaft të larta. Fatkeqësisht, është thjesht e pamundur ta injorosh atë gjatë fluturimeve të gjata me një ekuipazh të drejtpërdrejtë.

Çfarë tjetër?

Përveç rrezatimit që arrin në Tokë nga Dielli, ekziston edhe rrezatimi diellor që magnetosfera e planetit e zmbraps, nuk e lejon dhe, më e rëndësishmja, grumbullohet*. Takoni lexuesit. Ky është brezi i rrezatimit të Tokës (ERB). Njihet edhe si brezi Van Allen, siç quhet jashtë vendit. Astronautët do të duhet ta kapërcejnë atë, siç thonë ata, "me shpejtësi të plotë", në mënyrë që të mos marrin një dozë vdekjeprurëse rrezatimi në vetëm disa orë. Kontakti i përsëritur me këtë rrip - nëse jemi të kundërt sens të përbashkët ne vendosim t'i kthejmë astronautët nga Marsi në Tokë - kjo mund t'i përfundojë lehtësisht.

*Një pjesë e konsiderueshme e grimcave të rripit Van Allen fitojnë shpejtësi të rrezikshme tashmë në vetë rripin. Kjo do të thotë, jo vetëm që na mbron nga rrezatimi nga jashtë, por gjithashtu rrit këtë rrezatim të akumuluar.

Deri tani kemi folur për hapësirën e jashtme. Por nuk duhet të harrojmë se Marsi (ndryshe nga Toka) nuk ka pothuajse asnjë fushë magnetike**, dhe atmosfera është e hollë dhe e hollë, kështu që njerëzit do të ekspozohen ndaj këtyre faktorëve negativë jo vetëm gjatë fluturimit.

**Mirë, ka pak- pranë polit jugor.

Prandaj përfundimi. Kolonistët e ardhshëm ka shumë të ngjarë të jetojnë jo në sipërfaqen e planetit (siç u treguam në filmin epik "Misioni në Mars"), por thellë brenda. nën të.

Çfarë duhet të bëj?

Para së gjithash, me sa duket, mos mbani iluzione se të gjitha këto probleme do të zgjidhen shpejt (brenda një duzinë ose dy ose tre vjetësh). Për të shmangur vdekjen e ekuipazhit nga sëmundja e rrezatimit, ose do të duhet të mos i dërgojmë fare atje dhe të eksplorojmë hapësirën me ndihmën e makinerive inteligjente (nga rruga, jo vendimi më budalla), ose do të duhet të punojmë shumë. , sepse nëse kam të drejtë, atëherë dërgimi i njerëzve në Mars me krijimin e një kolonie të përhershme është një detyrë krejtësisht e pamundur për një vend (madje edhe SHBA, madje edhe Rusinë, madje edhe Kinën) në gjysmë shekullin e ardhshëm, apo edhe më gjatë. Një anije për një mision të tillë do të kushtojë një shumë të barabartë me ndërtimin dhe mirëmbajtjen e plotë të disa ISS (shih më poshtë).

Dhe po, harrova të them: pionierët e Marsit do të jenë padyshim "bombardues vetëvrasës", pasi me shumë mundësi nuk do të jemi në gjendje t'u ofrojmë atyre as një udhëtim kthimi dhe as një jetë të gjatë dhe të rehatshme në Mars në gjysmë shekullin e ardhshëm.

Si mund të dukej teorikisht një mision në Mars nëse do të kishim të gjitha burimet dhe teknologjitë e Tokës së vjetër? Krahasoni atë që përshkruhet më poshtë me atë që keni parë në filmin kult "The Martian".

Misioni në Mars. Version realist me kusht

Së pari, njerëzimit do t'i duhet të sforcohet shumë dhe të ndërtojë përmasa ciklopike anije kozmike me mbrojtje të fuqishme kundër rrezatimit, e cila mund të kompensojë pjesërisht ngarkesën e rrezatimit djallëzor në ekuipazhin jashtë fushës magnetike të Tokës dhe të sigurojë dërgimin e pak a shumë kolonistëve të gjallë në Mars - një mënyrë.

Si mund të duket një anije e tillë?

Ky është një kolos i rëndë me dhjetëra (ose më mirë akoma qindra) metra në diametër, i pajisur me fushën e tij magnetike (elektromagnetët superpërçues) dhe burime energjie për ta ruajtur atë (reaktorë bërthamorë). Dimensionet e mëdha të strukturës bëjnë të mundur mbushjen e saj nga brenda me materiale thithëse rrezatimi (për shembull, mund të jetë plastikë me shkumë me plumb ose kontejnerë të mbyllur me ujë të thjeshtë ose "të rëndë"), të cilat do të duhet të transportohen në orbitë. për dekada (!) dhe të montuar rreth një kapsule relativisht të vogël të mbështetjes së jetës, ku më pas do të vendosim astronautët.

Përveç madhësisë dhe kostos së lartë, anija marsiane duhet të jetë e besueshme dhe, më e rëndësishmja, plotësisht autonome për sa i përket kontrollit. Për ta lënë të gjallë ekuipazhin, gjëja më e sigurt për të bërë do të ishte t'i vendosnin në koma artificiale dhe t'i ftohni pak (vetëm nja dy gradë) për të ngadalësuar proceset metabolike. Në këtë gjendje, njerëzit a) do të jenë më pak të ndjeshëm ndaj rrezatimit, b) do të zënë më pak hapësirë ​​dhe janë më të lirë për t'u mbrojtur nga i njëjti rrezatim.

Natyrisht, përveç anijes, ne kemi nevojë për inteligjencë artificiale që mund të dërgojë me siguri anijen në orbitën e Marsit, të shkarkojë kolonët në sipërfaqen e saj pa dëmtuar as veten dhe as ngarkesën në proces, dhe më pas, pa pjesëmarrjen njerëzore, t'i kthejë astronautët në vetëdija (tashmë në Mars). Ne nuk kemi ende teknologji të tilla, por ka njëfarë shprese që një AI e tillë, dhe më e rëndësishmja politike dhe burimet ekonomike për ndërtimin e anijes së përshkruar, do të kemi, të themi, më afër mesit të shek.

Lajmi i mirë është se "trageti" marsian për kolonistët mund të jetë i ripërdorshëm. Atij do t'i duhet të udhëtojë si një anije midis Tokës dhe destinacionit përfundimtar, duke dërguar dërgesa me "mallra të gjalla" në koloni për të zëvendësuar njerëzit që janë larguar "nga shkaqe natyrore". Për të ofruar ngarkesa "jo të gjalla" (ushqim, ujë, ajër dhe pajisje), mbrojtja nga rrezatimi nuk është veçanërisht e nevojshme, kështu që nuk është e nevojshme të bëhet një superanije në një kamion marsian. Është i nevojshëm vetëm për shpërndarjen e kolonistëve dhe ndoshta për mbjelljen e farave / kafshëve të reja të fermës.

Së dyti,është e nevojshme që paraprakisht të dërgohen pajisje dhe furnizime me ujë, ushqim dhe oksigjen në Mars për një ekuipazh prej 6-12 personash për 12-15 vjet (duke marrë parasysh të gjitha forcat madhore). Ky në vetvete është një problem jo i parëndësishëm, por le të supozojmë se nuk jemi të kufizuar në burime për ta zgjidhur atë. Le të supozojmë se luftërat dhe trazirat politike në Tokë janë qetësuar dhe i gjithë planeti po punon në unison për misionin marsian.

Pajisjet që po hidhen në Mars, siç duhet ta kishit marrë me mend, janë një robot plotësisht autonom inteligjencës artificiale dhe mundësuar nga kompakte reaktorët bërthamorë. Ata do të duhet që në mënyrë metodike, gjatë dhjetë deri në një vit e gjysmë, së pari të gërmojnë një tunel të thellë nën sipërfaqen e planetit të kuq. Pastaj - në disa vite të tjera - një rrjet i vogël tunelesh, në të cilin do të duhet të tërhiqen njësitë e mbështetjes së jetës dhe furnizimet për një ekspeditë të ardhshme, dhe më pas e gjithë kjo do të mblidhet hermetikisht në një fshat autonom nën Marsian.

Një banesë si metro duket se është zgjidhja optimale për dy arsye. Së pari, ai mbron astronautët nga rrezet kozmike tashmë në vetë Mars. Së dyti, për shkak të aktivitetit të mbetur "marsotermal" të nëntokës së planetit, është një ose dy gradë më e ngrohtë se jashtë. Kjo do të jetë e dobishme për kolonistët si për kursimin e energjisë ashtu edhe për rritjen e patateve në fecesin e tyre.

Le të sqarojmë pikë e rëndësishme: do t'ju duhet të ndërtoni një koloni në hemisferën jugore, ku ka ende një fushë magnetike të mbetur në planet.

Në mënyrë ideale, astronautët nuk do të duhet të dalin fare në sipërfaqe (ata ose nuk do ta shohin fare Marsin "live", ose do ta shohin atë një herë - gjatë uljes). E gjithë puna në sipërfaqe do të duhet të bëhet nga robotë, veprimet e të cilëve kolonistët do të duhet t'i drejtojnë nga bunkeri i tyre gjatë gjithë jetës së tyre të shkurtër (njëzet vjet në një kombinim fatlum rrethanash).

Së treti, duhet të flasim për vetë ekuipazhin dhe metodat e përzgjedhjes së tij.

Skema ideale për këtë të fundit do të ishte kërkimi i të gjithë Tokës për... binjakë gjenetikisht identikë (monozigotikë), njëri prej të cilëve sapo është kthyer në dhurues organesh (për shembull, "për fat" ka qenë në një aksident automobilistik). Tingëllon jashtëzakonisht cinike, por mos lejoni që kjo t'ju pengojë të lexoni tekstin deri në fund.

Çfarë na jep një binjak dhurues?

Një binjak i vdekur i jep vëllait (ose motrës) mundësinë për t'u bërë një kolonist ideal në Mars. Fakti është se palca e kuqe e kockave e të parit, pasi është dorëzuar në planetin e kuq në një enë të mbrojtur shtesë nga rrezatimi, mund të transfuzohet në astronautin binjak. Kjo rrit shanset e tij për të mbijetuar nga sëmundja nga rrezatimi, leucemia akute dhe telashe të tjera që ka shumë të ngjarë t'i ndodhin kolonistit gjatë viteve të misionit.

Pra, si duket procesi i shqyrtimit për kolonistët e ardhshëm?

Ne zgjedhim disa milionë binjakë. Ne presim derisa t'i ndodhë diçka njërit prej tyre dhe t'i bëjmë një ofertë atij që mbetet. Një grup prej, të themi, njëqind mijë kandidatëve potencialë është rekrutuar. Tani, brenda këtij grupi, ne bëjmë një përzgjedhje përfundimtare për përputhshmërinë psikologjike dhe përshtatshmërinë profesionale.

Natyrisht, për të zgjeruar kampionin, astronautët do të duhet të zgjidhen në të gjithë Tokën, dhe jo në një ose dy vende.

Sigurisht, disa teknologji për identifikimin e kandidatëve që janë veçanërisht rezistent ndaj rrezatimit do të ishte një ndihmë e madhe. Dihet se disa njerëz janë shumë më rezistent ndaj rrezatimit se të tjerët. Sigurisht që mund të identifikohet duke përdorur shënues të caktuar gjenetikë. Nëse e plotësojmë idenë me binjakët me këtë metodë, së bashku ata duhet të rrisin ndjeshëm shkallën e mbijetesës së kolonistëve marsianë.

Për më tepër, do të ishte e dobishme të mësohej se si të transfuzohet palca e eshtrave te njerëzit me gravitet zero. Kjo nuk është e vetmja gjë që duhet shpikur posaçërisht për këtë projekt, por, për fat të mirë, ne kemi ende kohë, dhe ISS është ende i varur në orbitën e Tokës sikur posaçërisht për të testuar teknologji të tilla.

PS. Më duhet konkretisht të bëj një rezervë se armiku parimor udhëtim në hapësirë Nuk jam dhe besoj se herët a vonë “hapësira do të jetë e jona”. Pyetja e vetme është çmimi i këtij suksesi, si dhe koha që njerëzimi do të shpenzojë për zhvillimin e teknologjive të nevojshme. Më duket se, nën ndikimin e fantashkencës dhe kulturës popullore, shumë prej nesh janë mjaft të pakujdesshëm për të kuptuar vështirësitë që duhen kapërcyer gjatë rrugës. Për ta bërë këtë pjesë pak më të kthjellët« kozmo-optimistë» dhe ky tekst u shkrua.

Në pjesë do t'ju tregoj se cilat opsione të tjera kemi në lidhje me eksplorimin e hapësirës njerëzore në planin afatgjatë.

Një koncept i tillë si rrezatimi diellor është bërë i njohur shumë kohë më parë. Siç kanë treguar studime të shumta, jo gjithmonë është përgjegjëse për rritjen e nivelit të jonizimit të ajrit.

Ky artikull është menduar për personat mbi 18 vjeç

A keni mbushur tashmë 18 vjeç?

Rrezatimi kozmik: e vërteta apo mit?

Rrezet kozmike janë rrezatim që shfaqet gjatë një shpërthimi supernova, si dhe si pasojë e reaksioneve termonukleare në Diell. Natyra e ndryshme e origjinës së rrezeve ndikon gjithashtu në karakteristikat e tyre themelore. Rrezet kozmike që depërtojnë nga hapësira jashtë sistemit tonë diellor mund të ndahen në dy lloje - galaktike dhe ndërgalaktike. Lloji i fundit mbetet më pak i studiuari, pasi përqendrimi i rrezatimit primar në të është minimal. Kjo do të thotë, rrezatimi ndërgalaktik nuk është i një rëndësie të veçantë, pasi ai neutralizohet plotësisht në atmosferën tonë.

Fatkeqësisht, pak mund të thuhet për rrezet që na vijnë nga galaktika jonë e quajtur Rruga e Qumështit. Pavarësisht nga fakti se madhësia e saj i kalon 10,000 vjet dritë, çdo ndryshim në fushën e rrezatimit në njërin skaj të galaktikës do të jehojë menjëherë në tjetrin.

Rreziqet e rrezatimit nga hapësira

Drejt rrezatimi kozmikështë shkatërrues për një organizëm të gjallë, kështu që ndikimi i tij është jashtëzakonisht i rrezikshëm për njerëzit. Për fat të mirë, Toka jonë mbrohet në mënyrë të besueshme nga këta të huaj hapësinorë nga një kube e dendur e atmosferës. Ai shërben si një mbrojtje e shkëlqyer për të gjithë jetën në tokë, pasi neutralizon rrezatimin e drejtpërdrejtë kozmik. Por jo plotësisht. Kur përplaset me ajrin, ndahet në grimca më të vogla të rrezatimit jonizues, secila prej të cilave hyn reagim individual me atomet e saj. Kështu, rrezatimi me energji të lartë nga hapësira dobësohet dhe formon rrezatim dytësor. Në të njëjtën kohë, ajo humbet vdekjen e saj - niveli i rrezatimit bëhet afërsisht i njëjtë si në rrezet X. Por mos u shqetësoni - ky rrezatim zhduket plotësisht ndërsa kalon nëpër atmosferën e Tokës. Sido që të jenë burimet e rrezeve kozmike dhe çfarëdo fuqie që kanë, rreziku për një person që ndodhet në sipërfaqen e planetit tonë është minimal. Mund të shkaktojë vetëm dëm të prekshëm për astronautët. Ata janë të ekspozuar ndaj rrezatimit të drejtpërdrejtë kozmik, pasi nuk kanë mbrojtje natyrore në formën e një atmosfere.

Energjia e çliruar nga rrezet kozmike ndikon kryesisht në fushën magnetike të Tokës. Grimcat e ngarkuara jonizuese fjalë për fjalë e bombardojnë atë dhe shkaktojnë më të bukurën fenomen atmosferik— . Por kjo nuk është e gjitha - grimcat radioaktive, për shkak të natyrës së tyre, mund të shkaktojnë keqfunksionime në elektronikë të ndryshëm. Dhe nëse në shekullin e kaluar kjo nuk shkaktonte shumë shqetësime, në kohën tonë ky është një problem shumë serioz, pasi më aspekte të rëndësishme jeta moderne.

Njerëzit janë gjithashtu të ndjeshëm ndaj këtyre vizitorëve nga hapësira, megjithëse mekanizmi i veprimit të rrezeve kozmike është shumë specifik. Grimcat e jonizuara (pra rrezatimi sekondar) ndikojnë në fushën magnetike të Tokës, duke shkaktuar kështu stuhi në atmosferë. Të gjithë e dinë se trupi i njeriut përbëhet nga uji, i cili është shumë i ndjeshëm ndaj dridhjeve magnetike. Kështu, rrezatimi kozmik ndikon në sistemin kardiovaskular dhe shkakton shëndet të dobët tek njerëzit e ndjeshëm ndaj motit. Kjo, natyrisht, është e pakëndshme, por aspak fatale.

Çfarë e mbron Tokën nga rrezatimi diellor?

Dielli është një yll, në thellësi të të cilit ndodhin vazhdimisht procese të ndryshme termike. reaksionet bërthamore, të cilat shoqërohen me emetime të forta energjie. Këto grimca të ngarkuara quhen erë diellore dhe kanë një ndikim të fortë në Tokën tonë, ose më mirë në fushën e saj magnetike. Është me të që grimcat e jonizuara ndërveprojnë, të cilat formojnë bazën era diellore.

Sipas hulumtimet më të fundit shkencëtarë nga e gjithë bota, rol të veçantë Predha plazmatike e planetit tonë luan një rol në neutralizimin e erës diellore. Kjo ndodh si më poshtë: rrezatimi diellor përplaset me fushën magnetike të Tokës dhe shpërndahet. Kur ka shumë prej tij, guaska plazmatike merr goditjen dhe një proces ndërveprimi i ngjashëm me qark i shkurtër. Pasoja e një lufte të tillë mund të jenë çarje në mburojën mbrojtëse. Por natyra e ka parashikuar edhe këtë - rrjedhat e plazmës së ftohtë ngrihen nga sipërfaqja e Tokës dhe nxitojnë në vende me mbrojtje të dobësuar. Kështu, fusha magnetike e planetit tonë pasqyron ndikimin nga hapësira.

Por vlen të thuhet se rrezatimi diellor, ndryshe nga rrezatimi kozmik, ende arrin në Tokë. Në të njëjtën kohë, nuk duhet të shqetësoheni kot, sepse në thelb kjo është energjia e Diellit, e cila duhet të bjerë në sipërfaqen e planetit tonë në një gjendje të shpërndarë. Kështu, ajo ngroh sipërfaqen e Tokës dhe ndihmon në zhvillimin e jetës në të. Kështu, ia vlen të dallohet qartë lloje të ndryshme rrezatimi, sepse disa prej tyre jo vetëm që nuk kanë ndikim negativ, por edhe të nevojshme për funksionimin normal të organizmave të gjallë.

Megjithatë, jo të gjitha substancat në Tokë janë njëlloj të ndjeshme ndaj rrezatimit diellor. Ka sipërfaqe që e thithin më shumë se të tjerat. Këto janë, si rregull, sipërfaqet themelore me një nivel minimal të albedos (aftësia për të reflektuar rrezatimin diellor) - këto janë toka, pylli, rëra.

Kështu, temperatura në sipërfaqen e Tokës, si dhe kohëzgjatja orët e ditës varet drejtpërdrejt nga sa rrezatim diellor absorbohet nga atmosfera. Do të doja të them se pjesa më e madhe e energjisë ende arrin në sipërfaqen e planetit tonë, sepse guaska ajrore e Tokës shërben si pengesë vetëm për rrezet e spektrit infra të kuq. Por rrezet UV neutralizohen vetëm pjesërisht, gjë që çon në disa probleme të lëkurës tek njerëzit dhe kafshët.

Ndikimi i rrezatimit diellor në trupin e njeriut

Kur ekspozohet ndaj rrezeve të spektrit infra të kuqe të rrezatimit diellor, një efekt termik manifestohet qartë. Promovon vazodilatimin, stimulimin e sistemit kardiovaskular dhe aktivizon frymëmarrjen e lëkurës. Si rezultat, sistemet kryesore të trupit relaksohen dhe rritet prodhimi i endorfinës (hormonet e lumturisë), të cilat kanë një efekt analgjezik dhe anti-inflamator. Nxehtësia ndikon edhe në proceset metabolike, duke aktivizuar metabolizmin.

Rrezatimi i dritës nga rrezatimi diellor ka një efekt të rëndësishëm fotokimik, i cili aktivizohet procese të rëndësishme në inde. Ky lloj rrezatimi diellor i lejon njerëzit të përdorin një nga sistemet më të rëndësishme të prekjes. bota e jashtme- vizion. Janë këto kuanta që duhet të jemi mirënjohës për faktin që e shohim gjithçka me ngjyra.

Faktorë të rëndësishëm ndikues

Rrezatimi diellor në spektrin infra të kuq gjithashtu stimulon aktivitetin e trurit dhe është përgjegjës për shëndetin mendor të njeriut. Është gjithashtu e rëndësishme që kjo lloj energjie diellore të ndikojë në ritmet tona biologjike, domethënë në faza punë aktive dhe fle.

Pa grimcat e dritës, shumë procese jetike do të ishin në rrezik, gjë që mund të çonte në zhvillim sëmundje të ndryshme, duke përfshirë pagjumësinë dhe depresionin. Gjithashtu, me kontakt minimal me rrezatimin e dritës diellore, aftësia e një personi për të punuar zvogëlohet ndjeshëm dhe shumica e proceseve në trup ngadalësohen.

Rrezatimi UV është mjaft i dobishëm për trupin tonë, pasi nxit edhe procese imunologjike, domethënë stimulon mbrojtjen e trupit. Ai është gjithashtu i nevojshëm për prodhimin e porfiritit, një analog i klorofilit të bimëve në lëkurën tonë. Megjithatë, rrezet e tepërta UV mund të shkaktojnë djegie, prandaj është shumë e rëndësishme të dini se si të mbroheni siç duhet nga kjo gjatë periudhave të aktivitetit maksimal diellor.

Siç mund ta shihni, përfitimet e rrezatimit diellor për trupin tonë janë të pamohueshme. Shumë njerëz janë shumë të shqetësuar nëse ushqimi thith këtë lloj rrezatimi dhe nëse është e rrezikshme të hahet ushqime të kontaminuara. E përsëris - energjia diellore nuk ka asnjë lidhje me rrezatimin kozmik apo atomik, që do të thotë se nuk ka nevojë të kesh frikë prej saj. Dhe do të ishte e kotë ta shmangësh atë... Askush nuk ka kërkuar ende një mënyrë për të shpëtuar nga Dielli.

Një komik se si shkencëtarët do të eksplorojnë Marsin në luftën kundër rrezatimit kozmik.

Ai shqyrton disa rrugë për kërkime të ardhshme për të mbrojtur astronautët nga rrezatimi, duke përfshirë terapinë me ilaçe, inxhinierinë gjenetike dhe teknologjinë e letargjisë. Autorët gjithashtu vërejnë se rrezatimi dhe plakja e vrasin trupin në mënyra të ngjashme dhe sugjerojnë se mënyrat për të luftuar njërën mund të funksionojnë edhe kundër tjetrës. Një artikull me moton luftarake në titull: Viva la radiorezistance! ("Long Live Radiation Resistance!") u botua në revistën Oncotarget.

“Rilindja e eksplorimit të hapësirës ka të ngjarë të çojë në misionet e para njerëzore në Mars dhe hapësirën e thellë. Por për të mbijetuar në kushte të rritjes së rrezatimit kozmik, njerëzit do të duhet të bëhen më rezistent ndaj faktorëve të jashtëm. Në këtë artikull, ne propozojmë një metodologji për arritjen e rritjes së rezistencës ndaj radios, rezistencës ndaj stresit dhe rezistencës ndaj plakjes. Gjatë punës për strategjinë, ne mblodhëm shkencëtarë kryesorë nga Rusia, si dhe nga NASA, Agjencia Evropiane e Hapësirës, ​​Qendra Kanadeze e Rrezatimit dhe më shumë se 25 qendra të tjera në mbarë botën. Teknologjitë e rezistencës ndaj radios do të jenë gjithashtu të dobishme në Tokë, veçanërisht nëse "efekti anësor" është jetëgjatësia e shëndetshme," komenton Alexander Zhavoronkov, profesor i asociuar në MIPT.

. " alt="Ne do të sigurohemi që rrezatimi të mos e pengojë njerëzimin të pushtojë hapësirën dhe të kolonizojë Marsin. Falë shkencëtarëve, ne do të fluturojmë në Planetin e Kuq dhe do të bëjmë një disko dhe barbekju atje . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}

Ne do të sigurohemi që rrezatimi të mos e pengojë njerëzimin të pushtojë hapësirën dhe të kolonizojë Marsin. Falë shkencëtarëve, ne do të fluturojmë në Planetin e Kuq dhe do të kemi një disko dhe Barbecue atje .

Hapësira kundër njeriut

“Në shkallë kozmike, planeti ynë është vetëm një anije e vogël, e mbrojtur mirë nga rrezatimi kozmik. Fusha magnetike e Tokës shmang grimcat e ngarkuara diellore dhe galaktike, duke ulur ndjeshëm nivelin e rrezatimit në sipërfaqen e planetit. Gjatë fluturimeve hapësinore në distanca të gjata dhe kolonizimit të planetëve me fusha magnetike shumë të dobëta (për shembull, Marsi), nuk do të ketë një mbrojtje të tillë dhe astronautët dhe kolonistët do të ekspozohen vazhdimisht ndaj rrymave të grimcave të ngarkuara me energji të madhe. Në fakt, e ardhmja hapësinore e njerëzimit varet nga mënyra se si ne e kapërcejmë këtë problem, "thotë shefi i departamentit të radiobiologjisë eksperimentale dhe mjekësisë rrezatuese të Qendrës Federale Mjekësore Biofizike me emrin A. I. Burnazyan, profesor i Akademisë së Shkencave Ruse, punonjës i laboratori për zhvillimin e inovative barna MIPT Andreyan Osipov.

Njeriu është i pambrojtur ndaj rreziqeve të hapësirës: rrezatimi diellor, rrezet kozmike galaktike, fushat magnetike, mjedisi radioaktiv i Marsit, brezi i rrezatimit të Tokës, mikrograviteti (pa peshë).

Njerëzimi po synon seriozisht të kolonizojë Marsin - SpaceX premton të dërgojë njerëz në Planetin e Kuq që në vitin 2024, por disa probleme të rëndësishme ende nuk janë zgjidhur. Kështu, një nga rreziqet kryesore shëndetësore për astronautët është rrezatimi kozmik. Rrezatimi jonizues dëmton molekulat biologjike, veçanërisht ADN-në, duke çuar në shkelje të ndryshme: sistemi nervor, sistemi kardiovaskular dhe kryesisht te kanceri. Shkencëtarët propozojnë të bashkojnë forcat dhe, duke përdorur arritjet e fundit bioteknologjia, rrisin rezistencën ndaj radios njerëzore në mënyrë që ai të pushtojë pafundësinë e hapësirës së thellë dhe të kolonizojë planetë të tjerë.

Mbrojtja njerëzore

Trupi ka mënyra për të mbrojtur veten nga dëmtimi i ADN-së dhe për ta riparuar atë. ADN-ja jonë është vazhdimisht e ekspozuar ndaj rrezatimit natyror, si dhe forma aktive oksigjen (ROS), të cilat formohen gjatë frymëmarrjes normale qelizore. Por kur ADN-ja riparohet, veçanërisht në rastet e dëmtimit të rëndë, mund të ndodhin gabime. Akumulimi i dëmtimit të ADN-së konsiderohet si një nga shkaqet kryesore të plakjes, kështu që rrezatimi dhe plakja janë armiq të ngjashëm të njerëzimit. Megjithatë, qelizat mund t'i përshtaten rrezatimit. Është treguar se një dozë e vogël rrezatimi jo vetëm që nuk mund të dëmtojë, por edhe të përgatisë qelizat që të përballen me doza më të larta. Aktualisht, standardet ndërkombëtare të mbrojtjes nga rrezatimi nuk e marrin parasysh këtë. Hulumtimet e fundit sugjerojnë se ekziston një prag i caktuar rrezatimi, nën të cilin zbatohet parimi "i vështirë në stërvitje, i lehtë në betejë". Autorët e artikullit besojnë se është e nevojshme të studiohen mekanizmat e përshtatshmërisë së radios për t'i vënë ato në shërbim.

Mënyrat për të rritur rezistencën ndaj radios: 1) terapi gjenetike, inxhinieri gjenetike multiplekse, evolucioni eksperimental; 2) biobanking, teknologji rigjeneruese, inxhinieri e indeve dhe organeve, rinovimi i nxitur i qelizave, terapi qelizore; 3) radioprotektorë, geroprotektorë, antioksidantë; 4) letargji; 5) deuteruar komponentët organikë; 6) përzgjedhja mjekësore e njerëzve radiorezistente.

Shef i Laboratorit të Gjenetikës së Jetëgjatësisë dhe Plakjes në MIPT, Anëtar korrespondent i Akademisë së Shkencave Ruse, Doktor shkencat biologjike Alexey Moskalev shpjegon: “Studimet tona afatgjata të efekteve të dozave të ulëta të rrezatimit jonizues në jetëgjatësinë e kafshëve model kanë treguar se efekte të vogla dëmtuese mund të stimulojnë sistemin mbrojtës të qelizave dhe të trupit (riparimi i ADN-së, proteinat e goditjes nga nxehtësia, heqja i qelizave jo të qëndrueshme, imuniteti i lindur). Megjithatë, në hapësirë, njerëzit do të ndeshen me një gamë më të madhe dhe më të rrezikshme të dozave të rrezatimit. Ne kemi grumbulluar një bazë të dhënash të madhe të geroprotektorëve. Njohuritë e marra sugjerojnë se shumë prej tyre funksionojnë sipas mekanizmit të aktivizimit aftësitë rezervë, duke rritur rezistencën ndaj stresit. Ka të ngjarë që një stimulim i tillë do të ndihmojë kolonizatorët e ardhshëm të hapësirës së jashtme.”

Inxhinieri astronautësh

Për më tepër, rezistenca ndaj radios ndryshon midis njerëzve: disa janë më rezistente ndaj rrezatimit, të tjerët më pak. Përzgjedhja mjekësore e individëve radiorezistente përfshin marrjen e mostrave të qelizave nga kandidatët e mundshëm dhe analizimin e plotë të radiopërshtatshmërisë së këtyre qelizave. Ata që janë më rezistent ndaj rrezatimit do të fluturojnë në hapësirë. Përveç kësaj, është e mundur të kryhen studime të gjenomit të njerëzve që jetojnë në zona me nivele të larta të rrezatimit të sfondit ose që janë të ekspozuar ndaj tij në profesionin e tyre. Dallimet gjenomike në njerëzit që janë më pak të ndjeshëm ndaj kancerit dhe sëmundjeve të tjera të lidhura me rrezatimin mund të izolohen në të ardhmen dhe të "rrënjosen" tek astronautët duke përdorur metoda moderne. inxhinieri gjenetike, të tilla si redaktimi i gjenomit.

Ka disa opsione për të cilat duhet të futen gjenet për të rritur rezistencën ndaj radios. Së pari, gjenet antioksidante do të ndihmojnë në mbrojtjen e qelizave nga speciet reaktive të oksigjenit të prodhuara nga rrezatimi. Disa grupe eksperimentale tashmë janë përpjekur me sukses të zvogëlojnë ndjeshmërinë ndaj rrezatimit duke përdorur transgjene të tilla. Megjithatë, kjo metodë nuk do t'ju shpëtojë nga ekspozimi i drejtpërdrejtë ndaj rrezatimit, vetëm nga ekspozimi indirekt.

Ju mund të futni gjenet për proteinat përgjegjëse për riparimin e ADN-së. Eksperimente të tilla tashmë janë kryer - disa gjene ndihmuan vërtet, dhe disa çuan në rritjen e paqëndrueshmërisë gjenomike, kështu që kjo zonë pret kërkime të reja.

Një metodë më premtuese është përdorimi i transgjeneve radioprotektive. Shumë organizma (të tilla si tardigradet) kanë një shkallë të lartë të rezistencës ndaj radios, dhe nëse zbulojmë se cilat gjene dhe mekanizma molekularë fshihen pas kësaj, ato mund të përkthehen te njerëzit duke përdorur terapinë gjenetike. Për të vrarë 50% të tardigradeve, ju nevojitet një dozë rrezatimi 1000 herë më e madhe se ajo vdekjeprurëse për njerëzit. Kohët e fundit, u zbulua një proteinë që besohet të jetë një nga faktorët për një qëndrueshmëri të tillë - i ashtuquajturi shtypës i dëmtimit Dsup. Në një eksperiment me një linjë qelizore njerëzore, rezultoi se futja e gjenit Dsup ul dëmet me 40%. Kjo e bën gjenin një kandidat premtues për mbrojtjen e njerëzve nga rrezatimi.

Kompleti i Ndihmës së Parë të Luftëtarit

Ilaçet që shtojnë mbrojtje nga rrezatimi organizmi quhen “radioprotektorë”. Deri më sot, ekziston vetëm një radioprotektor i miratuar nga FDA. Por rrugët kryesore të sinjalizimit në qelizat që përfshihen në proceset e patologjive senile janë gjithashtu të përfshira në përgjigjet ndaj rrezatimit. Bazuar në këtë, geroprotektorët - barna që reduktojnë shkallën e plakjes dhe zgjasin jetëgjatësinë - mund të shërbejnë edhe si radioprotektorë. Sipas bazave të të dhënave Geroprotectors.org dhe DrugAge, ka më shumë se 400 geroprotektorë të mundshëm. Autorët besojnë se do të jetë e dobishme të merret në konsideratë medikamentet ekzistuese për praninë e vetive gero- dhe radiombrojtëse.

Meqenëse rrezatimi jonizues vepron gjithashtu përmes specieve reaktive të oksigjenit, absorbuesit redoks ose, thënë më thjesht, antioksidantët si glutathione, NAD dhe pararendësi i tij NMN, mund të ndihmojnë në përballimin e rrezatimit. Këto të fundit duket se luajnë një rol të rëndësishëm në reagimin ndaj dëmtimit të ADN-së dhe për këtë arsye janë me interes të madh nga pikëpamja e mbrojtjes nga rrezatimi dhe plakja.

Hipernacion në letargji

Menjëherë pas nisjes së fluturimeve të para hapësinore, projektuesi kryesor i programit hapësinor Sovjetik, Sergei Korolev, filloi zhvillimin projekt ambicioz fluturim me njerëz në Mars. Ideja e tij ishte të vinte ekuipazhin në një gjendje letargji gjatë udhëtimeve të gjata në hapësirë. Gjatë letargji, të gjitha proceset në trup ngadalësohen. Eksperimentet me kafshët tregojnë se në këtë gjendje rritet rezistenca ndaj faktorëve ekstremë: temperaturat më të ulëta, dozat vdekjeprurëse të rrezatimit, mbingarkesat etj. Në BRSS, projekti Mars u mbyll pas vdekjes së Sergei Korolev. Dhe aktualisht evropiane agjenci hapësinoreështë duke punuar në projektin Aurora për fluturimet drejt Marsit dhe Hënës, i cili shqyrton mundësinë e astronautëve në letargji. ESA beson se letargji do të sigurojë siguri më të madhe gjatë fluturimeve të automatizuara me kohëzgjatje të gjatë. Nëse flasim për kolonizimin e ardhshëm të hapësirës, ​​atëherë është më e lehtë të transportosh dhe mbrosh nga rrezatimi një bankë qelizash germinale të kriopservuara, sesa një popullatë njerëzish "të gatshëm". Por kjo nuk do të jetë qartë në të ardhmen e afërt, dhe ndoshta deri në atë kohë metodat e mbrojtjes së radios do të zhvillohen mjaftueshëm në mënyrë që njerëzit të mos kenë frikë nga hapësira.

Artileri e rëndë

Të gjitha komponimet organike përmbajnë lidhje karbon-hidrogjen (C-H). Megjithatë, është e mundur të sintetizohen komponime që përmbajnë deuterium, një analog më i rëndë i hidrogjenit, në vend të hidrogjenit. Për shkak të masë më të madhe lidhjet me deuteriumin janë më të vështira për t'u thyer. Megjithatë, trupi është krijuar për të punuar me hidrogjen, kështu që nëse shumë hidrogjen zëvendësohet me deuterium, mund të çojë në pasoja të këqija. Në organizma të ndryshëm është treguar se shtimi i ujit të deuteruar rrit jetëgjatësinë dhe ka efekte antikancerogjene, por më shumë se 20% e ujit të deuteruar në dietë fillon të ketë efekte toksike. Autorët e artikullit besojnë se duhen kryer prova paraklinike dhe duhet kërkuar një prag sigurie.

Një alternativë interesante është të zëvendësoni jo hidrogjenin, por karbonin me një analog më të rëndë. 13 C është vetëm 8% më i rëndë se 12 C, ndërsa deuteriumi është 100% më i rëndë se hidrogjeni - ndryshime të tilla do të jenë më pak kritike për trupin. Megjithatë, kjo metodë nuk do të mbrojë kundër N-H boshllëk Dhe Komunikimi O-H, të cilat mbajnë së bashku bazat e ADN-së. Përveç kësaj, prodhimi i 13 C aktualisht është shumë i shtrenjtë. Megjithatë, nëse kostot e prodhimit mund të reduktohen, zëvendësimi i karbonit mund të sigurojë mbrojtje shtesë njerëzore nga rrezatimi kozmik.

“Problemi i sigurisë nga rrezatimi i pjesëmarrësve misionet hapësinore i përket klasës së problemeve shumë komplekse që nuk mund të zgjidhen në kuadrin e një qendre shkencore apo edhe të një vendi të tërë. Është për këtë arsye që ne vendosëm të bashkojmë specialistë nga qendrat kryesore në Rusi dhe në mbarë botën, në mënyrë që të mësojmë dhe të konsolidojmë vizionin e tyre për mënyrat për të zgjidhur këtë problem. Në veçanti, ndër autorë rusë Ka artikuj nga shkencëtarët nga FMBC me emrin. A.I. Burnazyan, Instituti i Problemeve Biomjekësore të Akademisë së Shkencave Ruse, MIPT dhe institucione të tjera me famë botërore. Gjatë punës në projekt, shumë nga pjesëmarrësit e tij u takuan me njëri-tjetrin për herë të parë dhe tani planifikojnë të vazhdojnë kërkimin e përbashkët që kishin filluar, "përfundon koordinatori i projektit Ivan Ozerov, radiobiolog, kreu i grupit për analizën e rrugëve të sinjalizimit celular. në startupin Skolkovo Insilico.

Dizajnerja Elena Khavina, shërbimi i shtypit i MIPT

07.12.2016

Pajisja RAD përbëhet nga tre vafera silikoni në gjendje të ngurtë që veprojnë si detektor. Për më tepër, ai ka një kristal të jodur cezium, i cili përdoret si një scintilator. RAD është pozicionuar për t'u përballur me zenitin gjatë uljes dhe për të kapur një fushë 65 gradë.

Në fakt, është një teleskop rrezatimi që zbulon rrezatimin jonizues dhe grimcat e ngarkuara në një gamë të gjerë.

Doza ekuivalente e ekspozimit të rrezatimit të absorbuar është 2 herë më e lartë se doza e ISS.

Një fluturim gjashtëmujor në Mars është afërsisht i barabartë me 1 vit të kaluar në orbitë të ulët të Tokës. Duke marrë parasysh që kohëzgjatja totale e ekspeditës duhet të jetë rreth 500 ditë, perspektiva nuk është optimiste.

Për njerëzit, rrezatimi i akumuluar prej 1 Sievert rrit rrezikun e kancerit me 5%. NASA lejon astronautët e saj të grumbullojnë jo më shumë se 3% rrezik ose 0,6 Sievert gjatë karrierës së tyre.

Jetëgjatësia e astronautëve është më e ulët se mesatarja në vendet e tyre. Të paktën një e katërta e vdekjeve janë për shkak të kancerit.

Nga 112 kozmonautë rusë që fluturuan, 28 nuk janë më me ne. Pesë njerëz vdiqën: Yuri Gagarin - në luftëtar, Vladimir Komarov, Georgy Dobrovolsky, Vladislav Volkov dhe Viktor Patsayev - kur u kthyen nga orbita në Tokë. Vasily Lazarev vdiq nga helmimi me alkool me cilësi të ulët.

Nga 22 pushtuesit e mbetur të oqeanit yll, shkaku i vdekjes për nëntë ishte onkologjia. Vdiq Anatoli Levchenko (47 vjeç), Yuri Artyukhin (68), Lev Demin (72), Vladimir Vasyutin (50), Genadi Strekalov (64), Genadi Sarafanov (63), Konstantin Feoktistov (83), Vitaly Sevastyanov (75). të kancerit). Shkaku zyrtar i vdekjes për një tjetër astronaut që vdiq nga kanceri nuk është bërë i ditur. Më të shëndetshmit dhe më të fortët zgjidhen për fluturime përtej Tokës.

Pra, nëntë nga 22 astronautë që kanë vdekur nga kanceri përbëjnë 40.9%. Tani le të shohim statistika të ngjashme për vendin në tërësi. Vitin e kaluar, 1 milion e 768 mijë e 500 rusë u larguan nga kjo botë (të dhënat e Rosstat). Në të njëjtën kohë, nga arsye të jashtme(urgjenca transporti, helmime nga alkooli, vetëvrasje, vrasje) 173.2 mijë të vdekur. Që lenë 1 milion e 595 mijë e 300. Sa qytetarë janë vrarë nga onkologjia? Përgjigje: 265.1 mijë njerëz. Ose 16.6%. Le të krahasojmë: 40.9 dhe 16.6%. Rezulton se qytetarët e zakonshëm vdesin nga kanceri 2.5 herë më rrallë se astronautët.

Nuk ka asnjë informacion të ngjashëm për trupin e astronautëve amerikanë. Por edhe të dhënat fragmentare tregojnë se onkologjia po prek edhe astronautët amerikanë. Këtu është një listë jo e plotë e viktimave të kësaj sëmundjeje të tmerrshme: John Swigert Jr. - kanceri i palcës së eshtrave, Donald Slayton - kanceri i trurit, Charles Veach - kanceri i trurit, David Walker - kanceri, Alan Shepard - leucemia, George Lowe - kanceri i zorrës së trashë, Ronald Paris - truri i tumorit të trurit

Gjatë një fluturimi në orbitën e Tokës, çdo anëtar i ekuipazhit merr të njëjtën sasi rrezatimi sikur të ishte ekzaminuar në një dhomë me rreze X 150-400 herë.

Duke marrë parasysh që doza ditore në ISS është deri në 1 mSv (doza vjetore e lejuar për njerëzit në tokë), periudha maksimale për astronautët për të qëndruar në orbitë është e kufizuar në afërsisht 600 ditë gjatë gjithë karrierës së tyre.

Në vetë Mars, rrezatimi duhet të jetë afërsisht dy herë më i ulët se në hapësirë, për shkak të atmosferës dhe pezullimit të pluhurit në të, d.m.th., korrespondon me nivelin e ISS, por treguesit e saktë nuk janë publikuar ende. Treguesit RAD gjatë ditëve të stuhive të pluhurit do të jenë interesantë - do të zbulojmë se sa i mirë është pluhuri marsian si mburojë rrezatimi.

Tani rekordi për të qëndruar në orbitën afër Tokës i përket 55-vjeçarit Sergei Krikalev - ai ka 803 ditë. Por ai i mblodhi ato me ndërprerje - në total ai bëri 6 fluturime nga viti 1988 deri në 2005.

Rrezatimi në hapësirë ​​vjen kryesisht nga dy burime: nga Dielli, gjatë shpërthimeve dhe nxjerrjeve koronale, dhe nga rrezet kozmike, të cilat ndodhin gjatë shpërthimeve të supernovës ose ngjarjeve të tjera me energji të lartë në galaktikat tona dhe të tjera.

Në ilustrim: ndërveprimi i "erës" diellore dhe magnetosferës së Tokës.

Rrezet kozmike përbëjnë pjesën më të madhe të rrezatimit gjatë udhëtimit ndërplanetar. Ato përbëjnë një pjesë të rrezatimit prej 1.8 mSv në ditë. Vetëm tre përqind e rrezatimit të akumuluar nga Curiosity nga Dielli. Kjo edhe për faktin se fluturimi u zhvillua në një kohë relativisht të qetë. Shpërthimet rrisin dozën totale dhe i afrohet 2 mSv në ditë.

Majat ndodhin gjatë ndezjeve diellore.

Aktuale mjete teknike më efektive kundër rrezatimit diellor, i cili ka energji të ulët. Për shembull, ju mund të pajisni një kapsulë mbrojtëse ku astronautët mund të fshihen gjatë ndezjeve diellore. Megjithatë, edhe muret prej alumini 30 cm nuk do të mbrojnë nga rrezet kozmike ndëryjore. Plumbi ndoshta do të ndihmonte më mirë, por kjo do të rriste ndjeshëm masën e anijes, që do të thotë kosto e nisjes dhe përshpejtimit të saj.

Mund të jetë e nevojshme të mblidhet një anije kozmike ndërplanetare në orbitë rreth Tokës - pllaka të rënda plumbi të varura për t'u mbrojtur nga rrezatimi. Ose përdorni Hënën për montim, ku pesha e anijes do të jetë më e ulët.

Mjeti më efektiv për të minimizuar ekspozimin ndaj rrezatimit duhet të jenë motorët e rinj, të cilët do të reduktojnë ndjeshëm kohën e fluturimit për në Mars dhe mbrapa. NASA aktualisht është duke punuar në shtytje elektrike diellore dhe shtytje termike bërthamore. I pari, në teori, mund të përshpejtojë deri në 20 herë më shpejt se motorët kimikë modernë, por nxitimi do të jetë shumë i gjatë për shkak të shtytjes së ulët. Një pajisje me një motor të tillë supozohet të dërgohet për të tërhequr një asteroid, të cilin NASA dëshiron ta kapë dhe ta transferojë në orbitën hënore për vizitë të mëvonshme nga astronautët.

Zhvillimet më premtuese dhe inkurajuese në lëvizjen elektrike po kryhen në kuadër të projektit VASIMR. Por për udhëtimin në Mars panele diellore nuk do të jetë e mjaftueshme - do t'ju duhet një reaktor.

Një motor termik bërthamor zhvillon një impuls specifik afërsisht tre herë më të lartë se llojet moderne të raketave. Thelbi i tij është i thjeshtë: reaktori ngroh gazin e punës (me sa duket hidrogjenin) në temperatura të larta pa përdorimin e një oksiduesi, i cili kërkohet nga raketat kimike. Në këtë rast, kufiri i temperaturës së ngrohjes përcaktohet vetëm nga materiali nga i cili është bërë vetë motori.

Por një thjeshtësi e tillë gjithashtu shkakton vështirësi - shtytja është shumë e vështirë për t'u kontrolluar. NASA po përpiqet ta zgjidhë këtë problem, por nuk e konsideron si prioritet zhvillimin e motorëve me energji bërthamore.

Përdorimi i një reaktori bërthamor është gjithashtu premtues në atë që një pjesë e energjisë mund të përdoret për të gjeneruar një fushë elektromagnetike, e cila do të mbronte gjithashtu pilotët nga rrezatimi kozmik dhe nga rrezatimi i reaktorit të tij. E njëjta teknologji do ta bënte fitimprurëse nxjerrjen e ujit nga Hëna ose asteroidet, domethënë do të stimulonte më tej përdorimin komercial të hapësirës.

Edhe pse tani kjo nuk është gjë tjetër veçse një arsyetim teorik, është e mundur që një skemë e tillë të bëhet çelësi i një niveli të ri të eksplorimit të sistemit diellor.

Kërkesa shtesë për hapësirën dhe mikroqarqet ushtarake.

Para së gjithash, ka kërkesa të rritura për besueshmërinë (si vetë kristali ashtu edhe kutia), rezistenca ndaj dridhjeve dhe mbingarkesës, lagështia, diapazoni i temperaturës është dukshëm më i gjerë, sepse pajisje ushtarake Duhet të funksionojë si në -40C ashtu edhe kur nxehet në 100C.

Pastaj - rezistenca ndaj faktorët dëmtues shpërthim bërthamor- EMR, dozë e madhe e menjëhershme e rrezatimit gama/neutron. Funksionimi normal mund të mos jetë i mundur në momentin e shpërthimit, por të paktën pajisja nuk duhet të dëmtohet në mënyrë të pakthyeshme.

Dhe së fundi - nëse mikroqarku është për hapësirën - qëndrueshmëria e parametrave ndërsa doza totale e rrezatimit rritet ngadalë dhe mbijetesa pas një takimi me grimcat e ngarkuara rëndë të rrezatimit kozmik.

Si ndikon rrezatimi në mikroqarqet?

Në "pjesë grimcash", rrezatimi kozmik përbëhet nga 90% protone (d.m.th. jonet hidrogjeni), 7% bërthama helium (grimca alfa), ~1% atome më të rënda dhe ~1% elektrone. Epo, yjet (përfshirë Diellin), bërthamat galaktike, Rruga e Qumështit- ndriçoni me bollëk gjithçka jo vetëm me dritën e dukshme, por edhe me rreze x dhe rrezatim gama. Gjatë ndezjeve diellore, rrezatimi nga dielli rritet 1000-1000000 herë, gjë që mund të jetë një problem serioz (si për njerëzit e ardhshëm ashtu edhe për anijet aktuale jashtë magnetosferës së tokës).

Nuk ka neutrone në rrezatimin kozmik për një arsye të qartë - neutronet e lira kanë një gjysmë jetë prej 611 sekondash dhe kthehen në protone. Edhe nga dielli një neutron nuk mund të arrijë, përveç nëse shumë shpejtësi relativiste. Një numër i vogël neutronesh vijnë nga toka, por këto janë gjëra të vogla.

Ka 2 rripa grimcash të ngarkuara rreth tokës - të ashtuquajturat ato të rrezatimit: në një lartësi prej ~4000 km nga protonet dhe në një lartësi prej ~17000 km nga elektronet. Grimcat atje lëvizin në orbita të mbyllura, të kapura nga fusha magnetike e tokës. Ekziston edhe një anomali magnetike braziliane - ku rripi i brendshëm i rrezatimit i afrohet tokës, deri në një lartësi prej 200 km.

Elektronet, gama dhe rrezatimi me rreze x.

Kur rrezatimi gama dhe rrezet X (përfshirë rrezatimin sekondar të marrë për shkak të përplasjes së elektroneve me trupin e pajisjes) kalon përmes mikroqarkullimit, një ngarkesë fillon të grumbullohet gradualisht në dielektrikën e portës së transistorëve, dhe në përputhje me rrethanat, parametrat e transistorët fillojnë të ndryshojnë ngadalë - tensioni i pragut të transistorëve dhe rryma e rrjedhjes. Një mikroqark dixhital i zakonshëm civil mund të ndalojë së punuari normalisht pas 5000 rad (megjithatë, një person mund të ndalojë së punuari pas 500-1000 rad).

Përveç kësaj, rrezatimi gama dhe rrezet X bën që të gjitha kryqëzimet pn brenda çipit të veprojnë si të vogla " panele diellore“- dhe nëse në hapësirë ​​rrezatimi është zakonisht i pamjaftueshëm për të ndikuar shumë në funksionimin e mikroqarkut, gjatë një shpërthimi bërthamor rrjedha e rrezatimit gama dhe rreze x mund të jetë tashmë e mjaftueshme për të prishur funksionimin e mikroqarkut për shkak të efektit fotoelektrik.

Në një orbitë të ulët prej 300-500 km (ku njerëzit fluturojnë), doza vjetore mund të jetë 100 rad ose më pak, kështu që edhe mbi 10 vjet doza e akumuluar do të tolerohet nga mikroqarqet civile. Por në orbita të larta > 1000 km doza vjetore mund të jetë 10000-20000 rad dhe mikroqarqet konvencionale do të fitojnë dozë vdekjeprurëse në pak muaj.

Grimcat e ngarkuara të rënda (HCP) - protone, grimca alfa dhe jone me energji të lartë

Ky është problemi më i madh në elektronikën hapësinore - karikuesit e ngarkesave me energji të lartë kanë energji aq të lartë sa që ata "shpojnë" mikroqarkullin përmes (së bashku me trupin satelitor) dhe lënë një "gjurmë" ngarkese pas tyre. Në rastin më të mirë, kjo mund të çojë në një gabim të softuerit (0 bëhet 1 ose anasjelltas - mërzitje me një ngjarje, SEU), në rastin më të keq, mund të çojë në një mbyllje të tiristorit (mbytje me një ngjarje, SEL). Në një çip të mbyllur, furnizimi me energji elektrike është i lidhur me tokën, rryma mund të rrjedhë shumë e lartë dhe të çojë në djegien e mikroqarkut. Nëse arrini të fikni energjinë dhe ta lidhni atë përpara djegies, atëherë gjithçka do të funksionojë si zakonisht.

Ndoshta kjo është pikërisht ajo që ndodhi me Phobos-Grunt - sipas versionit zyrtar, çipat e memories të importuara jo-rezistente ndaj rrezatimit dështuan tashmë në orbitën e dytë, dhe kjo është e mundur vetëm për shkak të rrezatimit të tensionit të lartë (bazuar në totalin e akumuluar doza e rrezatimit në orbitë të ulët, një çip civil mund të kishte funksionuar për një kohë të gjatë).

Është mbyllja ajo që kufizon përdorimin e çipave konvencionale me bazë tokësore në hapësirë ​​me të gjitha llojet e trukeve softuerike për të rritur besueshmërinë.

Çfarë ndodh nëse mbroni një anije kozmike me plumb?

Grimcat me energji 3*1020 eV ndonjëherë na mbërrijnë me rreze kozmike galaktike, d.m.th. 300,000,000 TeV. Në njësitë e kuptueshme nga njeriu, kjo është rreth 50J, d.m.th. në një grimcë elementare energjia është si ajo e një plumbi nga një pistoletë sportive e kalibrit të vogël.

Kur një grimcë e tillë përplaset, për shembull, me një atom plumbi të mbrojtjes së rrezatimit, ajo thjesht e copëton atë. Fragmentet do të kenë gjithashtu energji gjigante dhe gjithashtu do të grisin gjithçka në rrugën e tyre. Në fund të fundit, aq më e trashë është mbrojtja nga elemente të rënda- aq më shumë fragmente dhe rrezatim dytësor do të marrim. Plumbi vetëm mund të dobësojë shumë rrezatimin relativisht të butë të reaktorëve bërthamorë të Tokës.

Rrezatimi gama me energji të lartë ka një efekt të ngjashëm - ai është gjithashtu i aftë të grisë atomet e rënda në copëza për shkak të reaksionit fotonuklear.

Proceset që ndodhin mund të konsiderohen duke përdorur një tub me rreze X si shembull.

Elektronet nga katoda fluturojnë drejt anodës së metaleve të rënda dhe kur përplasen me të, rrezet X krijohen për shkak të bremsstrahlung.

Kur një elektron nga rrezatimi kozmik arrin në anijen tonë, mbrojtja jonë nga rrezatimi do të kthehet në një tub natyral me rreze X, pranë mikroqarqeve tona delikate dhe organizmave të gjallë edhe më delikat.

Për shkak të të gjitha këtyre problemeve, mbrojtja nga rrezatimi e bërë nga elementë të rëndë, si në tokë, nuk përdoret në hapësirë. Përdorni mbrojtje kryesisht i përbërë nga alumini, hidrogjeni (nga polietilene të ndryshme, etj.), pasi mund të ndahet vetëm në grimcat nënatomike- dhe kjo është shumë më e vështirë, dhe një mbrojtje e tillë gjeneron më pak rrezatim dytësor.

Por në çdo rast, nuk ka mbrojtje nga grimcat me energji të lartë, për më tepër, sa më shumë mbrojtje, aq më shumë rrezatim sekondar nga grimcat me energji të lartë, trashësia optimale është rreth 2-3 mm alumini. Gjëja më e vështirë është një kombinim i mbrojtjes së hidrogjenit dhe elementëve pak më të rëndë (të ashtuquajturat Graded-Z) - por kjo nuk është shumë më e mirë se mbrojtja e pastër "hidrogjen". Në përgjithësi, rrezatimi kozmik mund të dobësohet me rreth 10 herë, dhe kaq.

Që nga shfaqja e tyre në Tokë, të gjithë organizmat kanë ekzistuar, zhvilluar dhe evoluar nën ekspozimin e vazhdueshëm ndaj rrezatimit. Rrezatimi është i njëjti fenomen natyror si era, baticat, shiu etj.

Natyrore rrezatimi i sfondit(ERF) ishte i pranishëm në Tokë në të gjitha fazat e formimit të saj. Ishte atje shumë përpara jetës dhe më pas u shfaq biosfera. Radioaktiviteti dhe rrezatimi jonizues shoqërues ishin një faktor që ndikoi në gjendjen aktuale të biosferës, evolucionin e Tokës, jetën në Tokë dhe përbërjen elementare të Sistemit Diellor. Çdo organizëm është i ekspozuar ndaj sfondit të rrezatimit karakteristik të një zone të caktuar. Deri në vitet 1940 u shkaktua nga dy faktorë: prishja e radionuklideve origjinë natyrore, i vendosur si në habitatin e një organizmi të caktuar, ashtu edhe në vetë organizmin, dhe nga rrezet kozmike.

Burimet e rrezatimit natyror (natyror) janë hapësira dhe radionuklidet natyrore që gjenden në formë natyrale dhe përqendrimet në të gjitha objektet e biosferës: tokë, ujë, ajër, minerale, organizma të gjallë etj. Çdo objekt rreth nesh dhe ne vetë jemi radioaktiv në kuptimin absolut të fjalës.

Doza kryesore e rrezatimit për popullatën globit merr nga burimet natyrore të rrezatimit. Shumica e tyre janë të tilla që është absolutisht e pamundur të shmanget ekspozimi ndaj rrezatimit prej tyre. Gjatë gjithë historisë së Tokës, lloje të ndryshme të rrezatimit depërtojnë në sipërfaqen e tokës nga hapësira dhe vijnë nga substanca radioaktive të vendosura në koren e tokës. Një person është i ekspozuar ndaj rrezatimit në dy mënyra. Substancat radioaktive mund të jenë jashtë trupit dhe ta rrezatojnë atë nga jashtë (në këtë rast flasim për rrezatim të jashtëm) ose mund të përfundojnë në ajrin që merr frymë njeriu, në ushqim ose ujë dhe të futen brenda trupit (kjo metodë rrezatimi quhet e brendshme).

Çdo banor i Tokës është i ekspozuar ndaj rrezatimit nga burimet natyrore të rrezatimit. Kjo varet, pjesërisht, nga vendi ku jetojnë njerëzit. Burimet tokësore rrezatimi së bashku janë përgjegjës për shumicën e rrezatimit ndaj të cilit është i ekspozuar një person rrezatimi natyror. Mesatarisht, ato sigurojnë më shumë se 5/6 e dozës ekuivalente efektive vjetore të marrë nga popullata, kryesisht për shkak të ekspozimit të brendshëm. Pjesa tjetër kontribuohet nga rrezet kozmike, kryesisht nëpërmjet rrezatimit të jashtëm.

Sfondi natyror i rrezatimit formohet nga rrezatimi kozmik (16%) dhe rrezatimi i krijuar nga radionuklidet e shpërndara në natyrë të përfshira në koren e tokës, ajrin sipërfaqësor, tokë, ujë, bimë, ushqim, në organizmat e kafshëve dhe njerëzve (84%). Rrezatimi i sfondit teknologjik lidhet kryesisht me përpunimin dhe transportin shkëmbinj, djegia e qymyrit, naftës, gazit dhe lëndëve djegëse të tjera fosile, si dhe testimi armët bërthamore dhe energjinë bërthamore.

Rrezatimi i sfondit natyror është një faktor integral mjedisi, e cila ka një ndikim të rëndësishëm në jetën e njeriut. Rrezatimi i sfondit natyror ndryshon shumë në rajone të ndryshme të Tokës. Doza ekuivalente në trupin e njeriut është mesatarisht 2 mSv = 0,2 rem. Zhvillimi evolucionar tregon se në kushte natyrore sigurohen kushtet kushte optimale për jetën e njerëzve, kafshëve dhe bimëve. Prandaj, kur vlerësohen rreziqet e shkaktuara nga rrezatimi jonizues, është kritike të dihet natyra dhe nivelet e ekspozimit nga burime të ndryshme.

Meqenëse radionuklidet, si çdo atom, formojnë përbërje të caktuara në natyrë dhe, në përputhje me to vetitë kimike janë pjesë e disa mineraleve, shpërndarja e radionuklideve natyrore në koren e tokës është e pabarabartë. Rrezatimi kozmik, siç u përmend më lart, varet gjithashtu nga një numër faktorësh dhe mund të ndryshojë disa herë. Kështu, rrezatimi natyror i sfondit është i ndryshëm në vende të ndryshme të globit. Kjo lidhet me konventën e konceptit të "sfondit normal të rrezatimit": me lartësinë mbi nivelin e detit, sfondi rritet për shkak të rrezatimit kozmik, në vendet ku graniti ose rëra e pasur me torium dalin në sipërfaqe, rrezatimi i sfondit është gjithashtu më i lartë. , dhe kështu me radhë. Prandaj, mund të flasim vetëm për sfondin mesatar të rrezatimit natyror për një zonë, territor, vend, etj.

Doza mesatare efektive e marrë nga një banor i planetit tonë nga burimet natyrore në vit është 2,4 mSv .

Përafërsisht 1/3 e kësaj doze formohet për shkak të rrezatimit të jashtëm (përafërsisht në mënyrë të barabartë nga hapësira dhe nga radionuklidet) dhe 2/3 është për shkak të rrezatimit të brendshëm, domethënë radionuklideve natyrore të vendosura brenda trupit tonë. Aktiviteti mesatar specifik i njeriut është rreth 150 Bq/kg. Rrezatimi i sfondit natyror (ekspozimi i jashtëm) në nivelin e detit është mesatarisht rreth 0,09 μSv/h. Kjo korrespondon me afërsisht 10 µR/h.

Rrezatimi kozmik është një rrymë grimcash jonizuese që bien në Tokë nga hapësira e jashtme. Përbërja e rrezatimit kozmik përfshin:

Rrezatimi kozmik përbëhet nga tre komponentë që ndryshojnë në origjinë:

1) rrezatimi nga grimcat e kapura nga fusha magnetike e Tokës;

2) rrezatimi kozmik galaktik;

3) rrezatimi korpuskular dielli.

Rrezatimi i grimcave të ngarkuara të kapur nga fusha magnetike e Tokës - në një distancë prej 1.2-8 rrezet e tokës të vendosura të ashtuquajturat rripat e rrezatimit, që përmban protone me energji 1-500 MeV (kryesisht 50 MeV), elektrone me energji rreth 0,1-0,4 MeV dhe një sasi të vogël grimcash alfa.

Kompleksi. Rrezet kozmike galaktike përbëhen kryesisht nga protone (79%) dhe grimca alfa (20%), duke reflektuar bollëkun e hidrogjenit dhe heliumit në Univers. Nga jonet e rënda, jonet e hekurit kanë rëndësi më të madhe për shkak të intensitetit të tyre relativisht të lartë dhe numrit të madh atomik.

Origjina. Burimet e rrezeve kozmike galaktike janë ndezjet e yjeve, shpërthimet e supernovës, nxitimi i pulsarit, shpërthimet e bërthamave galaktike etj.

Koha e jetës. Jetëgjatësia e grimcave në rrezatimin kozmik është rreth 200 milionë vjet. Kufizimi i grimcave ndodh për shkak të fushës magnetike të hapësirës ndëryjore.

Ndërveprimi me atmosferën . Duke hyrë në atmosferë, rrezet kozmike ndërveprojnë me atomet e azotit, oksigjenit dhe argonit. Grimcat përplasen me elektronet më shpesh sesa me bërthamat, por grimcat me energji të lartë humbasin pak energji. Në përplasjet me bërthamat, grimcat pothuajse gjithmonë eliminohen nga rrjedha, kështu që dobësimi i rrezatimit primar është pothuajse tërësisht për shkak të reaksioneve bërthamore.

Kur protonet përplasen me bërthamat, neutronet dhe protonet rrëzohen nga bërthamat dhe ndodhin reaksione të ndarjes bërthamore. Grimcat dytësore që rezultojnë kanë energji të konsiderueshme dhe vetë shkaktojnë të njëjtat reaksione bërthamore, d.m.th., formohet një kaskadë e tërë reaksionesh, formohet i ashtuquajturi dush i gjerë atmosferik. Një grimcë e vetme primordiale me energji të lartë mund të prodhojë një dush prej dhjetë gjeneratash të njëpasnjëshme reaksionesh që prodhojnë miliona grimca.

Bërthamat dhe nukleonet e reja, të cilat përbëjnë përbërësin aktiv bërthamor të rrezatimit, formohen kryesisht në shtresat e sipërme të atmosferës. Në pjesën e poshtme të saj, rrjedha e bërthamave dhe protoneve dobësohet ndjeshëm për shkak të përplasjeve bërthamore dhe humbjeve të mëtejshme të jonizimit. Në nivelin e detit gjeneron vetëm disa për qind të shkallës së dozës.

Radionuklidet kozmogjenike

Si rezultat i reaksioneve bërthamore që ndodhin nën ndikimin e rrezeve kozmike në atmosferë dhe pjesërisht në litosferë, bërthama radioaktive. Nga këto, kontributin më të madh në krijimin e dozës e japin (emetuesit β: 3 H (T 1/2 = 12,35 vjet), 14 C (T 1/2 = 5730 vjet), 22 Na (T 1/2 = 2,6 vjet) - hyrja në trupin e njeriut me ushqim, siç vijon nga të dhënat e paraqitura, kontributin më të madh në rrezatim e ka një i rritur me ushqimin.

Rrezatimi diellor, i përbërë nga rrezatimi elektromagnetik deri në diapazonin e rrezeve X, protonet dhe grimcat alfa;

Llojet e listuara të rrezatimit janë parësore, ato pothuajse plotësisht zhduken në një lartësi prej rreth 20 km për shkak të ndërveprimit me shtresat e sipërme të atmosferës. Në këtë rast, formohet rrezatimi sekondar kozmik, i cili arrin në sipërfaqen e Tokës dhe prek biosferën (përfshirë njerëzit). Rrezatimi sekondar përfshin neutronet, protonet, mesonet, elektronet dhe fotonet.

Intensiteti i rrezatimit kozmik varet nga një numër faktorësh:

Ndryshimet në fluksin e rrezatimit galaktik,

Aktiviteti i diellit,

Gjerësia gjeografike,

Lartësitë mbi nivelin e detit.

Në varësi të lartësisë, intensiteti i rrezatimit kozmik rritet ndjeshëm.

Radionuklidet e kores së tokës.

Izotopët jetëgjatë (me një gjysmë jetëgjatësi prej miliarda vjetësh) që nuk patën kohë të kalbet gjatë ekzistencës së planetit tonë, janë të shpërndara në koren e tokës. Ata ndoshta u formuan njëkohësisht me formimin e planetëve të Sistemit Diellor (izotopet relativisht jetëshkurtër u prishën plotësisht). Këta izotopë quhen natyralë substancave radioaktive, kjo do të thotë ato që u formuan dhe po riformohen vazhdimisht pa pjesëmarrjen njerëzore. Ndërsa zbërthehen, ato formojnë izotope të ndërmjetme, gjithashtu radioaktive.

Burimet e jashtme të rrezatimit janë më shumë se 60 radionuklide natyrore që gjenden në biosferën e Tokës. Elementet radioaktive natyrore përmbahen në sasi relativisht të vogla në të gjitha predhat dhe bërthamën e Tokës. Rëndësi e veçantë për njerëzit kanë elemente radioaktive të biosferës, d.m.th. ajo pjesë e guaskës së Tokës (lito-, hidro- dhe atmosfera) ku ndodhen mikroorganizmat, bimët, kafshët dhe njerëzit.

Për miliarda vjet shkoi proces i vazhdueshëm zbërthimi radioaktiv bërthama atomike të paqëndrueshme. Si rezultat i kësaj, radioaktiviteti total i substancës dhe shkëmbinjve të Tokës u ul gradualisht. Izotopët relativisht jetëshkurtër u prishën plotësisht. Janë ruajtur kryesisht elementë me gjysmë jetë të matur në miliarda vjet, si dhe produkte dytësore relativisht jetëshkurtra të kalbjes radioaktive, duke formuar zinxhirë të njëpasnjëshëm transformimesh, të ashtuquajturat familje. elementet radioaktive. Në koren e tokës, radionuklidet natyrore mund të shpërndahen pak a shumë në mënyrë të barabartë ose të përqendrohen në formën e depozitave.

Radionuklidet natyrore (natyrore). mund të ndahen në tre grupe:

Radionuklidet që i përkasin familjeve radioaktive (seri),

Radionuklide të tjerë (që nuk i përkasin familjeve radioaktive) që u bënë pjesë e kores së tokës gjatë formimit të planetit,

Radionuklidet formohen nën ndikimin e rrezatimit kozmik.

Gjatë formimit të Tokës, radionuklidet, së bashku me nuklidet e qëndrueshme, gjithashtu u bënë pjesë e kores së saj. Shumica Këto radionuklide i përkasin të ashtuquajturave familje (seri) radioaktive. Çdo seri përfaqëson një zinxhir transformimesh radioaktive të njëpasnjëshme, kur bërthama e formuar gjatë zbërthimit të bërthamës mëmë gjithashtu, nga ana tjetër, prishet, duke gjeneruar përsëri një bërthamë të paqëndrueshme, etj. Fillimi i një zinxhiri të tillë është një radionuklid që nuk formohet nga një tjetër radionuklid, por gjendet në koren e tokës dhe biosferën që nga momenti i lindjes së tyre. Ky radionuklid quhet paraardhës dhe e gjithë familja (seri) është emëruar sipas tij. Në total, ekzistojnë tre paraardhës në natyrë - uranium-235, uranium-238 dhe torium-232, dhe, në përputhje me rrethanat, tre seri radioaktive - dy uranium dhe torium. Të gjitha seritë përfundojnë me izotope të qëndrueshme të plumbit.

Shumica periudhë e gjatë Gjysma e jetës së toriumit është 14 miliardë vjet, kështu që është ruajtur pothuajse plotësisht që nga grumbullimi i Tokës. Uranium-238 u kalbë në një masë të madhe, shumica dërrmuese e uranium-235 u kalbë dhe izotopi neptunium-232 u kalbë tërësisht. Për këtë arsye, ka shumë torium në koren e tokës (pothuajse 20 herë më shumë se uraniumi), dhe uraniumi-235 është 140 herë më pak se uraniumi-238. Meqenëse paraardhësi i familjes së katërt (neptuni) është shpërbërë plotësisht që nga grumbullimi i Tokës, ai pothuajse mungon në shkëmbinj. Neptuni është gjetur në mineralet e uraniumit në sasi të papërfillshme. Por origjina e tij është dytësore dhe është për shkak të bombardimit të bërthamave të uranium-238 nga neutronet e rrezeve kozmike. Neptuniumi tani prodhohet duke përdorur reaksione bërthamore artificiale. Për një ekolog nuk ka interes.

Rreth 0,0003% (sipas burimeve të ndryshme 0,00025-0,0004%) e kores së tokës është uranium. Kjo do të thotë, një metër kub i tokës më të zakonshme përmban mesatarisht 5 gram uranium. Ka vende ku kjo sasi është mijëra herë më e madhe - këto janë depozitat e uraniumit. Në metër kub uji i detit përmban rreth 1.5 mg uranium. Kjo e natyrshme element kimik përfaqësohet nga dy izotope -238U dhe 235U, secili prej të cilëve është paraardhësi i serisë së tij radioaktive. Pjesa dërrmuese e uraniumit natyror (99.3%) është uranium-238. Ky radionuklid është shumë i qëndrueshëm, probabiliteti i kalbjes së tij (domethënë, kalbja alfa) është shumë i vogël. Ky probabilitet karakterizohet nga një gjysmë jetë prej 4.5 miliardë vjetësh. Kjo do të thotë, që nga formimi i planetit tonë, sasia e tij është ulur përgjysmë. Nga kjo, nga ana tjetër, rrjedh se rrezatimi i sfondit në planetin tonë dikur ishte më i lartë. Zinxhirët e transformimeve radioaktive që gjenerojnë radionuklide natyrale të serisë së uraniumit:

Seria radioaktive përfshin të dy radionuklidet jetëgjatë (d.m.th., radionuklidet me periudhë e gjatë gjysmë-jeta) dhe jetëshkurtër, por të gjitha radionuklidet e serisë ekzistojnë në natyrë, edhe ato që kalbet shpejt. Kjo për faktin se me kalimin e kohës është vendosur një ekuilibër (i ashtuquajturi "ekuilibër laik") - shkalla e kalbjes së secilit radionuklid është e barabartë me shkallën e formimit të tij.

Ka radionuklide natyrore që kanë hyrë në koren e tokës gjatë formimit të planetit dhe që nuk i përkasin serisë së uraniumit apo toriumit. Para së gjithash, është kalium-40. Përmbajtja e 40 K në koren e tokës është rreth 0.00027% (në masë), gjysma e jetës është 1.3 miliardë vjet. Nuklidi i bijës, kalcium-40, është i qëndrueshëm. Kaliumi-40 gjendet në sasi të konsiderueshme në bimë dhe organizma të gjallë dhe jep një kontribut të rëndësishëm në dozën totale të rrezatimit të brendshëm tek njerëzit.

Kaliumi natyror përmban tre izotope: kalium-39, kalium-40 dhe kalium-41, nga të cilët vetëm kaliumi-40 është radioaktiv. Raporti sasior i këtyre tre izotopeve në natyrë duket kështu: 93,08%, 0,012% dhe 6,91%.

Kaliumi-40 shpërbëhet në dy mënyra. Rreth 88% e atomeve të tij përjetojnë rrezatim beta dhe bëhen atome të kalciumit-40. Pjesa e mbetur prej 12% e atomeve, duke përjetuar kapjen e K, kthehen në atome argon-40. Metoda e përcaktimit të kalium-argonit bazohet në këtë veti të kaliumit-40 mosha absolute shkëmbinjtë dhe mineralet.

Grupi i tretë i radionuklideve natyrore përbëhet nga radionuklidet kozmogjene. Këto radionuklide formohen nën ndikimin e rrezatimit kozmik nga nuklidet e qëndrueshme si rezultat i reaksioneve bërthamore. Këto përfshijnë tritium, berilium-7, karbon-14, natrium-22. Për shembull, reaksionet bërthamore të formimit të tritiumit dhe karbonit-14 nga azoti nën ndikimin e neutroneve kozmike:

Karboni zë një vend të veçantë midis radioizotopeve natyrore. Karboni natyror përbëhet nga dy izotopet e qëndrueshme, ndër të cilat mbizotëron karboni-12 (98,89%). Pjesa tjetër është pothuajse tërësisht karbon-13 (1.11%).

Përveç izotopeve të qëndrueshme të karbonit, njihen edhe pesë të tjera radioaktive. Katër prej tyre (karboni-10, karboni-11, karboni-15 dhe karboni-16) kanë gjysmë jetë shumë të shkurtër (sekonda dhe fraksione të sekondës). Një radioizotop i pestë, karboni-14, ka një gjysmë jetëgjatësi prej 5730 vjetësh.

Në natyrë, përqendrimi i karbonit-14 është jashtëzakonisht i ulët. Për shembull, në bimët moderne ekziston një atom i këtij izotopi për çdo 10 9 atome karbon-12 dhe karbon-13. Megjithatë, me ardhjen armë atomike dhe teknologjia bërthamore, karboni-14 prodhohet artificialisht nga ndërveprimi i neutroneve të ngadalta me azotin atmosferik, kështu që sasia e tij po rritet vazhdimisht.

Ekziston një konventë në lidhje me atë që sfondi konsiderohet "normal". Kështu, me dozën efektive vjetore "mesatare planetare" për person që është 2.4 mSv, në shumë vende kjo vlerë është 7-9 mSv/vit. Kjo do të thotë, që nga kohra të lashta, miliona njerëz kanë jetuar në kushte të ngarkesave natyrore të dozës që janë disa herë më të larta se mesatarja statistikore. Kërkime mjekësore dhe statistikat demografike tregojnë se kjo nuk ndikon në jetën e tyre në asnjë mënyrë, nuk ka asnjë ndikim negativ mbi shëndetin e tyre dhe shëndetin e pasardhësve të tyre.

Duke folur për konvencionalitetin e konceptit të sfondit natyror "normal", mund të theksojmë gjithashtu një numër vendesh në planet ku niveli i rrezatimit natyror tejkalon mesataren statistikore jo vetëm disa herë, por edhe dhjetëra herë (tabela); dhjetëra e qindra mijëra banorë janë të ekspozuar ndaj këtij efekti. Dhe kjo është gjithashtu normë, kjo gjithashtu nuk ndikon në shëndetin e tyre në asnjë mënyrë. Për më tepër, shumë zona me rritje të rrezatimit të sfondit kanë qenë vende të turizmit masiv (brigjet detare) dhe vendpushimet e njohura (brigjet kaukaziane) për shekuj me radhë. Mineralnye Vody, Karlovy Vary, etj.).