Uzaydaki radyasyon insanları etkiler. Kozmik radyasyon nedir? Kaynaklar, tehlike

Kozmik radyasyona karşı mücadelede bilim adamlarının Mars'ı nasıl keşfedeceklerini anlatan bir çizgi roman.

Astronotları radyasyondan korumak için ilaç tedavisi, genetik mühendisliği ve hazırda bekletme teknolojisi dahil olmak üzere gelecekteki araştırmalar için çeşitli yolları inceliyor. Yazarlar ayrıca radyasyonun ve yaşlanmanın vücudu benzer şekillerde öldürdüğünü belirtiyor ve biriyle mücadele yollarının diğerine karşı da işe yarayabileceğini öne sürüyorlar. Başlığında mücadele mottosu olan bir makale: Yaşasın radyodirenç! ("Yaşasın Radyasyon Direnci!") Oncotarget dergisinde yayınlandı.

“Uzay araştırmalarının rönesansı muhtemelen Mars'a ve derin uzaya ilk insanlı misyonlara yol açacak. Ancak artan kozmik radyasyon koşullarında hayatta kalabilmek için insanların radyasyona karşı daha dirençli olmaları gerekecek. dış faktörler. Bu makalede, gelişmiş radyo direnci, stres direnci ve yaşlanma direnci elde etmek için bir metodoloji öneriyoruz. Strateji üzerinde çalışırken Rusya'nın yanı sıra NASA, Avrupa Uzay Ajansı, Kanada Radyasyon Merkezi ve dünya çapında 25'ten fazla merkezden önde gelen bilim insanlarını bir araya getirdik. MIPT'de doçent olan Alexander Zhavoronkov, radyo-direnç teknolojilerinin Dünya'da da faydalı olacağını, özellikle de “yan etkinin” sağlıklı uzun ömür olması halinde” yorumunu yapıyor.

. " alt="Radyasyonun insanlığın uzayı fethetmesini ve Mars'ı kolonileştirmesini engellememesini sağlayacağız. Bilim adamları sayesinde Kızıl Gezegene uçacağız ve orada disko ve barbekü yapacağız. . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}

Radyasyonun insanlığın uzayı fethetmesini ve Mars'ı kolonileştirmesini engellememesini sağlayacağız. Bilim adamları sayesinde Kızıl Gezegene uçacağız ve orada disko ve barbekü yapacağız .

Uzay insana karşı

“Kozmik ölçekte gezegenimiz kozmik radyasyondan iyi korunan küçük bir gemidir. Dünyanın manyetik alanı güneş ve galaktik yüklü parçacıkları saptırarak gezegenin yüzeyindeki radyasyon seviyesini önemli ölçüde azaltır. Uzun mesafeli uzay uçuşları ve çok zayıf manyetik alanlara sahip gezegenlerin (örneğin Mars) kolonizasyonu sırasında böyle bir koruma olmayacak ve astronotlar ve kolonistler sürekli olarak muazzam enerjiye sahip yüklü parçacık akışlarına maruz kalacaklar. Aslında insanlığın uzay geleceği, bu sorunu nasıl aşacağımıza bağlı,” diye paylaşıyor Rusya Bilimler Akademisi profesörü A. I. Burnazyan'ın adını taşıyan Federal Tıbbi Biyofizik Merkezi deneysel radyobiyoloji ve radyasyon tıbbı bölümü başkanı, Rusya Bilimler Akademisi çalışanı yenilikçi geliştirme laboratuvarı ilaçlar MIPT Andreyan Osipov.

İnsan uzayın tehlikelerine karşı savunmasızdır: güneş radyasyonu, galaktik kozmik ışınlar, manyetik alanlar, Mars'ın radyoaktif ortamı, Dünya'nın radyasyon kuşağı, mikro yerçekimi (ağırlıksızlık).

İnsanlık ciddi bir şekilde Mars'ı kolonileştirmeyi hedefliyor - SpaceX, insanları Kızıl Gezegene 2024 gibi erken bir tarihte teslim etmeyi vaat ediyor, ancak bazı önemli sorunlar hala çözülmedi. Bu nedenle astronotlar için temel sağlık tehlikelerinden biri kozmik radyasyondur. İyonlaştırıcı radyasyon biyolojik moleküllere, özellikle DNA'ya zarar verir ve bu da çeşitli bozukluklara yol açar: sinir sistemi, kardiyovasküler sistem ve esas olarak kanser. Bilim adamları, güçlerini birleştirmeyi ve biyoteknolojideki en son gelişmeleri kullanarak insanın radyo direncini artırmayı, böylece derin uzayın enginliğini fethetmeyi ve diğer gezegenleri kolonileştirmeyi teklif ediyor.

İnsan savunması

Vücudun kendisini DNA hasarından koruma ve onarma yolları vardır. DNA'mız sürekli olarak doğal radyasyona ve normal hücresel solunum sırasında oluşan reaktif oksijen türlerine (ROS) maruz kalır. Ancak DNA onarıldığında, özellikle ciddi hasar durumlarında hatalar meydana gelebilir. DNA hasarının birikmesi yaşlanmanın ana nedenlerinden biri olarak kabul edilir, dolayısıyla radyasyon ve yaşlanma insanlığın benzer düşmanlarıdır. Ancak hücreler radyasyona uyum sağlayabilir. Küçük bir radyasyon dozunun zarar vermemekle kalmayıp aynı zamanda hücreleri daha yüksek dozlarla yüzleşmeye hazırladığı da gösterilmiştir. Artık uluslararası standartlar radyasyondan korunma bu dikkate alınmaz. Son araştırmalar, belirli bir radyasyon eşiğinin bulunduğunu ve bu eşiğin altında "eğitimde zor, savaşta kolay" ilkesinin geçerli olduğunu ileri sürüyor. Makalenin yazarları, radyo uyarlanabilirlik mekanizmalarını hizmete alabilmek için çalışmanın gerekli olduğuna inanıyor.

Radyorezistansı arttırmanın yolları: 1) gen terapisi, multipleks genetik mühendisliği, deneysel evrim; 2) biyobankacılık, rejeneratif teknolojiler, doku ve organ mühendisliği, uyarılmış hücre yenilenmesi, hücre terapisi; 3) radyo koruyucular, gero koruyucular, antioksidanlar; 4) hazırda bekletme; 5) döteryumlanmış organik bileşenler; 6) radyasyona dirençli kişilerin tıbbi seçimi.

MIPT Yaşam Boyu ve Yaşlanma Genetiği Laboratuvarı Başkanı, Rusya Bilimler Akademisi Sorumlu Üyesi, Doktor biyolojik bilimler Alexey Moskalev şöyle açıklıyor: "Düşük dozda iyonlaştırıcı radyasyonun model hayvanların ömrü üzerindeki etkilerine ilişkin uzun vadeli çalışmalarımız, küçük hasar verici etkilerin hücrelerin ve vücudun kendi savunma sistemlerini (DNA onarımı, ısı şoku proteinleri, uzaklaştırılması) uyarabildiğini göstermiştir. canlı olmayan hücrelerin sayısı, doğuştan gelen bağışıklık). Ancak uzayda insanlar daha geniş ve daha tehlikeli radyasyon dozu aralığıyla karşılaşacak. Geroprotektörlerden oluşan geniş bir veritabanı biriktirdik. Edinilen bilgiler, birçoğunun rezerv yeteneklerini aktive etme ve stres direncini artırma mekanizmasıyla çalıştığını göstermektedir. Bu tür bir uyarımın gelecekteki uzay sömürgecilerine yardımcı olması muhtemeldir.”

Astronot Mühendisliği

Dahası, radyo-direnç insanlar arasında farklılık gösterir: Bazıları radyasyona karşı daha dirençlidir, bazıları ise daha azdır. Radyasyona dirençli bireylerin tıbbi seçimi, potansiyel adaylardan hücre örnekleri almayı ve bu hücrelerin radyoadaptivitesini kapsamlı bir şekilde analiz etmeyi içerir. Radyasyona en dayanıklı olanlar uzaya uçacak. Ayrıca bu bölgelerde yaşayan insanlara ilişkin genom çapında çalışmalar yapmak da mümkün. yüksek seviye arka plan radyasyonu ya da onunla mesleği gereği karşılaşanlar. Kansere ve diğer radyasyona bağlı hastalıklara daha az duyarlı insanların genomik farklılıkları gelecekte izole edilebilecek ve genom düzenleme gibi modern genetik mühendisliği yöntemleri kullanılarak astronotlara "aşılanacak".

Radyo direncini artırmak için genlerin eklenmesi gereken çeşitli seçenekler vardır. Birincisi, antioksidan genler, hücrelerin radyasyonun ürettiği reaktif oksijen türlerinden korunmasına yardımcı olacaktır. Çeşitli deney grupları bu tür transgenleri kullanarak radyasyona duyarlılığı azaltmayı başarıyla denedi. Ancak bu yöntem sizi doğrudan radyasyona maruz kalmaktan değil, yalnızca dolaylı maruziyetten kurtaracaktır.

DNA onarımından sorumlu proteinlere ait genleri tanıtabilirsiniz. Bu tür deneyler zaten yapıldı - bazı genler gerçekten yardımcı oldu ve bazıları genomik istikrarsızlığın artmasına neden oldu, bu nedenle bu alan yeni araştırmaları bekliyor.

Daha umut verici bir yöntem, radyokoruyucu transgenlerin kullanılmasıdır. Birçok organizmanın (tardigradlar gibi) yüksek derece Radyo direnci ve bunun arkasında hangi genlerin ve moleküler mekanizmaların olduğunu bulursak, bunlar gen terapisi kullanılarak insanlara aktarılabilir. Tardigradların %50'sini öldürmek için insanlar için öldürücü olanın 1000 katı radyasyon dozuna ihtiyacınız var. Son zamanlarda, bu tür bir dayanıklılığı sağlayan faktörlerden biri olduğuna inanılan, hasar bastırıcı Dsup adı verilen bir protein keşfedildi. İnsan hücre dizisiyle yapılan bir deneyde, Dsup geninin eklenmesinin hasarı %40 oranında azalttığı ortaya çıktı. Bu, geni insanları radyasyondan korumak için umut verici bir aday haline getiriyor.

Dövüşçünün İlk Yardım Çantası

Vücudun radyasyona karşı savunmasını artıran ilaçlara "radyo koruyucular" denir. Bugüne kadar FDA onaylı tek bir radyo koruyucu var. Ancak yaşlılık patolojilerinin süreçlerinde yer alan hücrelerdeki ana sinyal yolları aynı zamanda radyasyona verilen tepkilerde de rol oynar. Buna dayanarak, yaşlanma oranını azaltan ve yaşam beklentisini uzatan ilaçlar olan geroprotektörler aynı zamanda radyokoruyucu olarak da görev yapabilir. Geroprotectors.org ve DrugAge veritabanlarına göre 400'den fazla potansiyel geroprotektör var. Yazarlar dikkate alınmasının yararlı olacağına inanıyor mevcut ilaçlar gero- ve radyo-koruyucu özelliklerin varlığı için.

İyonlaştırıcı radyasyon ayrıca reaktif oksijen türleri, redoks emiciler veya daha basit bir ifadeyle glutatyon, NAD ve onun öncüsü NMN gibi antioksidanlar yoluyla da etki gösterdiğinden, radyasyonla başa çıkmaya yardımcı olabilir. İkincisi, DNA hasarına verilen tepkide önemli bir rol oynuyor gibi görünmektedir ve bu nedenle radyasyona ve yaşlanmaya karşı koruma açısından büyük ilgi görmektedir.

Hazırda bekletme modundaki hipernasyon

İlk lansmanın hemen ardından uzay uçuşları Sovyet uzay programının önde gelen tasarımcısı Sergei Korolev geliştirmeye başladı iddialı proje Mars'a insanlı uçuş. Onun fikri, mürettebatı uzun süreler boyunca kış uykusuna yatırmaktı. uzay yolculuğu. Hazırda bekletme sırasında vücuttaki tüm işlemler yavaşlar. Hayvanlarla yapılan deneyler, bu durumda aşırı faktörlere karşı direncin arttığını göstermektedir: azalan sıcaklık, öldürücü dozlar radyasyon, aşırı yüklemeler vb. SSCB'de Mars projesi Sergei Korolev'in ölümünden sonra kapatıldı. Ve şu anda Avrupa Uzay Ajansı, astronotların kış uykusuna yatma seçeneğini değerlendiren Mars ve Ay'a uçuşlar için Aurora projesi üzerinde çalışıyor. ESA, uzun süreli otomatik uçuşlar sırasında hazırda bekletme modunun daha fazla güvenlik sağlayacağına inanıyor. Uzayın gelecekteki kolonizasyonu hakkında konuşursak, o zaman "hazır" insanlardan oluşan bir nüfustan ziyade, dondurularak saklanmış bir germ hücresi bankasını taşımak ve radyasyondan korumak daha kolaydır. Ancak bu açıkça yakın gelecekte olmayacak ve belki de o zamana kadar insanların uzaydan korkmamasını sağlayacak kadar radyo koruma yöntemleri yeterince geliştirilecek.

Ağır top

Tüm organik bileşikler karbon-hidrojen bağları (C-H) içerir. Ancak hidrojen yerine hidrojenin daha ağır bir analoğu olan döteryum içeren bileşiklerin sentezlenmesi mümkündür. Kütlesinin daha büyük olması nedeniyle döteryumla olan bağların kırılması daha zordur. Ancak vücut hidrojenle çalışacak şekilde tasarlanmıştır, dolayısıyla çok fazla hidrojenin döteryumla değiştirilmesi kötü sonuçlara yol açabilir. Çeşitli organizmalarda döteryumlanmış su ilavesinin yaşam süresini uzattığı ve kanser önleyici etkilere sahip olduğu gösterilmiştir, ancak diyette %20'den fazla döteryumlanmış su toksik etkilere sahip olmaya başlar. Makalenin yazarları klinik öncesi araştırmaların yapılması ve bir güvenlik eşiğinin aranması gerektiğine inanıyor.

İlginç bir alternatif, hidrojeni değil karbonu daha ağır bir analogla değiştirmektir. 13C, 12C'den yalnızca %8 daha ağırdır, döteryum ise hidrojenden %100 daha ağırdır; bu tür değişiklikler vücut için daha az kritik olacaktır. Ancak bu yöntem, DNA bazlarını bir arada tutan N-H ve O-H bağlarının kopmasına karşı koruma sağlamayacaktır. Ayrıca 13 C'nin üretimi şu anda oldukça pahalıdır. Bununla birlikte, eğer üretim maliyetleri azaltılabilirse, karbon değişimi, kozmik radyasyona karşı ilave insan koruması sağlayabilir.

“Uzay görevi katılımcılarının radyasyon güvenliği sorunu, tek bir çerçeve içerisinde çözülemeyen çok karmaşık sorunlar sınıfına aittir. bilim merkezi hatta bütün bir ülke. Bu nedenle, bu sorunu çözmenin yollarına ilişkin vizyonlarını öğrenmek ve pekiştirmek için Rusya'nın ve dünyanın önde gelen merkezlerinden uzmanları bir araya getirmeye karar verdik. Özellikle aralarında Rus yazarlar FMBC'den bilim adamlarının adını taşıyan makaleleri var. A.I. Burnazyan, Rusya Bilimler Akademisi Biyomedikal Sorunlar Enstitüsü, MIPT ve diğer dünyaca ünlü kurumlar. Proje üzerindeki çalışma sırasında, katılımcıların çoğu birbiriyle ilk kez tanıştı ve şimdi başlattıkları ortak araştırmaya devam etmeyi planlıyorlar," diye bitiriyor proje koordinatörü, radyobiyolog ve hücresel sinyal yollarının analizi grubunun başkanı Ivan Ozerov. Skolkovo girişimi Insilico'da.

Tasarımcı Elena Khavina, MIPT basın servisi

Nerede μ – X-ışını radyasyonunun kütle zayıflama katsayısı cm2 /g, X/ ρ – korumanın kütle kalınlığı g/cm2. Birkaç katman dikkate alınırsa, üssün altında eksi işaretli birkaç terim vardır.

Birim zaman başına X ışınlarından emilen radyasyon dozu oranı N radyasyon yoğunluğuna göre belirlenir BEN ve kütle soğurma katsayısı μ TR

N = μ EN I

Hesaplamalar için kitlesel yok oluş ve soğurma katsayıları farklı anlamlar X-ışını enerjileri NIST X-Ray Kütle Zayıflama Katsayılarına göre alınır.

Tablo 1, korumadan emilen ve eşdeğer radyasyon dozu için kullanılan parametreleri ve hesaplama sonuçlarını göstermektedir.

Tablo 1. X-ışını radyasyonunun özellikleri, Al'deki zayıflama katsayıları ve vücuttaki emilim katsayıları, koruma kalınlığı, emilen hesaplamanın sonucu ve günlük eşdeğer radyasyon dozu*

*Not – LM-5 ve Krechet, XA-25 ve XA-15 uzay giysilerinin alüminyum eşdeğerindeki koruma kalınlığı, 5,6, 1,3, 0,9 ve 0,6 mm alüminyum levhaya karşılık gelir; 2,3, 1,9 ve 1,5 mm doku eşdeğeri maddeye karşılık gelen “ХО-25”, “Orlan-M” ve A7L doku eşdeğeri madde koruma kalınlığı.

Bu tablo, X-ışını radyasyon yoğunluğunun diğer değerleri için günlük radyasyon dozunu tahmin etmek için kullanılır; tablodaki akı değeri ile istenen günlük ortalama arasındaki ilişkinin katsayısı ile çarpılır. Hesaplama sonuçları Şekil 2'de gösterilmektedir. 3 ve 4, emilen radyasyon dozu ölçeği şeklinde.

Hesaplamalar, 1,5 g/cm2 (veya 5,6 mm Al) kalkanına sahip bir ay modülünün, Güneş'ten gelen yumuşak ve sert X-ışını radyasyonunu tamamen emdiğini göstermektedir. Çoğu için güçlü flaş 4 Kasım 2003'ten itibaren (2013 itibariyle ve 1976'dan beri kaydedilmektedir), zirvedeki X-ışını radyasyonunun yoğunluğu yumuşak radyasyon için 28·10−4 W/m2 ve sert radyasyon için 4·10−4 W/m2 idi. . Günlük ortalama yoğunluk sırasıyla 10 W/m2 gün ve 1,3 W/m2 olacaktır. Mürettebat için günlük radyasyon dozu, insanlar için güvenli olan 8 rad veya 0,08 Gy'dir.

4 Kasım 2003 gibi olayların gerçekleşme olasılığı ise 37 yılda 30 dakika olarak belirlendi. Veya ~1/650000 saat−1'e eşittir. Bu çok düşük bir ihtimal. Karşılaştırma yapmak gerekirse, ortalama bir insan tüm hayatı boyunca ~300.000 saatini evinin dışında geçirir; bu da 1/2 olasılıkla 4 Kasım 2003'teki röntgen olayına görgü tanığı olma olasılığına karşılık gelir.

Bir uzay giysisinin radyasyon gereksinimlerini belirlemek için, maksimum güneş aktivitesinin ortalama günlük arka planına göre yoğunluğu yumuşak radyasyon için 50 kat ve sert radyasyon için 1000 kat artan Güneş üzerindeki X-ışını patlamalarını ele alıyoruz. Şek. 4, bu tür olayların olasılığı 30 yılda 3 salgındır. Yumuşak X-ışını radyasyonunun yoğunluğu 4,3 Watt/m2 gün ve sert X-ışını radyasyonunun yoğunluğu - 0,26 W/m2 olacaktır.

Ay uzay giysisinin radyasyon gereksinimleri ve parametreleri

Ay yüzeyindeki bir uzay giysisinde, X ışınlarından gelen eşdeğer radyasyon dozları artar.

“Krechet” uzay giysisini kullanırken tablo değerleri Radyasyon yoğunluğuna göre radyasyon dozu 5 mrad/gün olacaktır. X-ışını radyasyonuna karşı koruma, radyasyon yoğunluğunu ~e9=7600 kat azaltan 1,2-1,3 mm alüminyum levha ile sağlanır. Daha küçük kalınlıkta alüminyum levha kullanıldığında radyasyon dozları artar: 0,9 mm Al için – 15 mrad/gün, 0,6 mm Al için – 120 mrad/gün.

UAEA'ya göre, bu tür arka plan radyasyonu tanınmaktadır normal durum bir kişi için.

Güneş'ten gelen radyasyon gücü 0,86 Watt/m 2 gün değerine çıktığında, 0,6 mm Al'in korunmasına yönelik radyasyon dozu 1,2 rad/ess'e eşit olup insan sağlığı açısından normal ve tehlikeli koşullar sınırındadır.

Ay uzay giysisi “Krechet”. Astronotun uzay giysisine girdiği açık sırt çantası kapağının görünümü. Sovyet ay programının bir parçası olarak, uzun süre doğrudan Ay üzerinde çalışmaya izin verecek bir uzay giysisi yaratmak gerekiyordu. "Krechet" adı verildi ve bugün uzayda çalışmak için kullanılan "Orlan" uzay kıyafetlerinin prototipi oldu. Ağırlık 106 kg.

Doku eşdeğeri koruma (mylar, naylon, keçe, fiberglas gibi polimerler) kullanıldığında radyasyon dozu büyüklük sırasına göre artar. Yani Orlan-M uzay giysisi için, 0,21 g/cm2 doku eşdeğeri madde korumasıyla radyasyon yoğunluğu ~e3 = 19 kat azalır ve X-ışını radyasyonundan kaynaklanan radyasyon dozu kemik dokusu gövde 1,29 rad/ess olacaktır. Koruma için sırasıyla 0,25 g/cm2 ve 0,17 g/cm2, 1,01 ve 1,53 rad/ess.

Apollo 16 mürettebatı John Young (komutan), Thomas Mattingly (pilot) komut modülü) ve Charles Duke (ay modülü pilotu) A7LB uzay giysisinde. Böyle bir uzay giysisini kendi başınıza giymek zordur.

Eugene Cernan, A7LB uzay giysisi içinde, Apollo 17 görevinde.

A7L - 1975 yılına kadar NASA astronotları tarafından Apollo programında kullanılan ana uzay giysisi türü. Dış giyimin kesit görünümü. Dış giyim şunları içerir: 1) 2 kg ağırlığında yangına dayanıklı fiberglas kumaş, 2) kişiyi Güneşteyken aşırı ısınmadan ve Ay'ın ışıksız yüzeyinde aşırı ısı kaybından koruyan ekran-vakumlu ısı yalıtımı (EVTI), bir pakettir parlak alüminize yüzeye sahip 7 kat ince Mylar ve naylon filmden oluşan, katmanların arasına ince bir Dacron elyaf örtüsü serildi, ağırlık 0,5 kg idi; 3) neopren kaplamalı (3–5 mm kalınlığında) ve 2–3 kg ağırlığında naylondan yapılmış bir meteor önleyici katman. Uzay giysisinin iç kabuğu dayanıklı kumaş, plastik, kauçuklu kumaş ve kauçuktan yapılmıştır. İç kabuğun kütlesi ~20 kg'dır. Kit bir kask, eldiven, bot ve soğutucu içeriyordu. A7L araç dışı uzay giysisi setinin ağırlığı 34,5 kg'dır

Güneş'ten gelen radyasyonun şiddetinin 0,86 Watt/m 2 gün değerine yükselmesiyle koruma için radyasyon dozu 0,25 g/cm 2, 0,21 g/cm 2 ve doku eşdeğeri maddeden 0,17 g/cm 2, sırasıyla 10 ,9, 12,9 ve 15,3 rad/ess'tir. Bu doz, 500-700 insan akciğer röntgeni işlemine eşdeğerdir. 10-15 rad'lik tek bir doz etki eder. sinir sistemi ve ruh halinde kan lösemisi gelişme riski %5 artar, gözlemleyin zeka geriliği ebeveynlerin torunlarında. UAEA'ya göre bu tür arka plan radyasyonu insanlar için çok ciddi bir tehlike oluşturuyor.

X-ışını radyasyon yoğunluğu 4,3 Watt/m 2 gün olup, günlük radyasyon dozu 50-75 rad olup radyasyon hastalıklarına neden olmaktadır.

Orlan-M uzay giysisi içindeki kozmonot Mikhail Tyurin. Elbise 1997'den 2009'a kadar MIR istasyonunda ve ISS'de kullanıldı. Ağırlık 112 kg. Şu anda ISS, Orlan-MK'yi (modernize edilmiş, bilgisayarlı) kullanıyor. Ağırlık 120 kg.

En basit çıkış yolu, astronotun doğrudan Güneş ışınları altında geçirdiği süreyi 1 saate düşürmektir. Orlan-M uzay giysisinde emilen radyasyon dozu 0,5 rad'a düşecek. Diğer bir yaklaşım ise uzay istasyonunun gölgesinde çalışmaktır; bu durumda, yüksek harici X-ışını radyasyonuna rağmen araç dışı aktivitenin süresi önemli ölçüde artırılabilir. Ay tabanının çok ötesinde Ay'ın yüzeyinde iseniz, hızlı bir geri dönüş ve sığınma her zaman mümkün olmayabilir. Ay manzarasının gölgesini veya X-ışını ışınlarından bir şemsiye kullanabilirsiniz...

Basit verimli bir şekilde Güneşten gelen X-ışını radyasyonuna karşı koruma, uzay giysisinde alüminyum levha kullanılmasıdır. 0,9 mm Al (alüminyum eşdeğerinde kalınlık 0,25 g/cm2) olan elbise, ortalama X-ışını arka planına göre 67 kat kenar boşluğuna sahiptir. Arka planda 0,86 Watt/m2 güne 10 kat artışla radyasyon dozu 0,15 rad/gün olur. Ortalama arka plandan gelen X-ışını akısında günde 4,3 Watt/m2 değerine kadar ani 50 kat artış olsa bile, günde emilen radyasyon dozu 0,75 rad'ı aşmayacaktır.

0,7 mm Al'de (alüminyum eşdeğerinde kalınlık 0,20 g/cm2) koruma, 35 kat radyasyon marjını korur. 0,86 Watt/m2 gün seviyesinde radyasyon dozu 0,38 rad/gün'den fazla olmayacaktır. 4,3 Watt/m2 günde emilen radyasyon dozu 1,89 rad'ı aşmayacaktır.

Hesaplamalar, alüminyum eşdeğerinde 0,25 g/cm2 radyasyondan korunma sağlamak için 1,4 g/cm2 doku eşdeğerinin gerekli olduğunu göstermektedir. Uzay giysisinin bu kütle koruma değeri ile kalınlığı birkaç kat artacak ve kullanılabilirliği azalacaktır.

SONUÇLAR VE SONUÇLAR

Proton radyasyonu durumunda doku eşdeğeri korumanın alüminyuma göre %20-30 avantajı vardır.

X-ışını radyasyonuna maruz kaldığında, polimerlere göre alüminyum eşdeğerindeki elbise koruması tercih edilir. Bu sonuç David Smith ve John Scalo'nun araştırmasının sonuçlarıyla örtüşüyor.

Ay uzay giysilerinin iki koruma parametresi olmalıdır:

1) doku eşdeğeri maddelerden oluşan bir uzay giysisini proton radyasyonundan korumaya yönelik parametre, 0,21 g/cm2'den düşük değil;
2) Uzay giysisinin X-ışını radyasyonuna karşı alüminyum eşdeğerindeki koruma parametresi 0,20 g/cm2'den düşük olmamalıdır.

2,5-3 m2 alana sahip bir uzay giysisinin dış kabuğunda Al koruması kullanıldığında, Orlan-MK bazlı uzay giysisinin ağırlığı 5-6 kg artacaktır.

Ay'a ait bir uzay giysisi için, güneş rüzgârından emilen toplam radyasyon dozu ve röntgen Maksimum güneş aktivitesinin olduğu yılda güneş 0,19 rad/gün olacaktır (eşdeğer radyasyon dozu - 8,22 mSv/gün). Böyle bir uzay giysisi, güneş rüzgarı için 4 kat radyasyon güvenlik marjına ve X-ışını radyasyonu için 35 kat radyasyon güvenlik marjına sahiptir. Alüminyum radyasyon şemsiyeleri gibi ek koruyucu önlemlere gerek yoktur.

Orlan-M uzay giysisi için sırasıyla 1,45 rad/gün (eşdeğer radyasyon dozu - 20,77 mSv/gün). Elbisenin güneş rüzgarı için 4 kat radyasyon güvenlik marjı vardır.

Apollo görevindeki A7L (A7LB) uzay giysisi için sırasıyla 1,70 rad/gün (eşdeğer radyasyon dozu - 23,82 mSv/gün). Elbisenin güneş rüzgarı için 3 kat radyasyon güvenlik marjı vardır.

Modern Orlan veya A7L tipi uzay kıyafetleriyle Ay yüzeyinde sürekli 4 gün kalan kişi, 0,06-0,07 Gy radyasyon dozu alır ve bu da sağlığı açısından tehlike oluşturur. Bu, David Smith ve John Scalo'nun bulgularıyla tutarlıdır. , modern bir uzay giysisi içindeki cislunar uzayında, 100 saat içinde, %10 olasılıkla, bir kişinin sağlık ve yaşam açısından tehlikeli 0,1 Gray'in üzerinde bir radyasyon dozu alması. Orlan veya A7L tipi uzay giysileri, alüminyum radyasyon şemsiyeleri gibi ek X-ışını koruma önlemleri gerektirir.

Orlan üssünde önerilen ay uzay giysisi, 4 günde 0,76 rad veya 0,0076 Gy radyasyon dozu kazanıyor. (Uzay giysisiyle ay yüzeyinde güneş rüzgarına bir saat maruz kalmak, iki göğüs röntgenine karşılık gelir.) UAEA'ya göre radyasyon riski insanlar için normal bir durum olarak kabul edilmektedir.

NASA, 2020'de Ay'a yapılacak insanlı uçuş için yeni bir uzay giysisini test ediyor.

Güneş rüzgarından kaynaklanan radyasyon riskine ve Güneş'ten gelen X ışınlarına ek olarak bir akış da var. Bu konuda daha sonra daha fazla bilgi vereceğiz.

Daha önce de belirtildiği gibi, Amerikalılar savaşa başlar başlamaz uzay programı, bilim adamları James Van Allen oldukça önemli bir keşifte bulundu. İlk Amerikalı yapay uydu Yörüngeye fırlattıkları Sovyet uydusundan çok daha küçüktü ama Van Allen ona bir Geiger sayacı takmayı düşündü. Böylece 19. yüzyılın sonlarında dile getirilenler resmen doğrulanmış oldu. seçkin bilim adamı Nikola Tesla, Dünya'nın yoğun bir radyasyon kuşağıyla çevrili olduğunu varsaydı.

Astronot William Anders'in Dünya'nın fotoğrafı

Apollo 8 misyonu sırasında (NASA arşivleri)

Ancak Tesla büyük bir eksantrik olarak görülüyordu ve akademik bilim- hatta çılgıncaydı, bu yüzden Güneş'in ürettiği devasa elektrik yüküne ilişkin hipotezleri uzun süredir rafa kaldırılmıştı ve "güneş rüzgarı" terimi gülümsemelerden başka bir şeye neden olmamıştı. Ancak Van Allen sayesinde Tesla'nın teorileri yeniden canlandı. Van Allen ve diğer bazı araştırmacıların teşvikiyle, uzaydaki radyasyon kuşaklarının Dünya yüzeyinden 800 km yukarıda başladığı ve 24.000 km'ye kadar uzandığı tespit edildi. Buradaki radyasyon seviyesi az çok sabit olduğundan, gelen radyasyonun yaklaşık olarak çıkan radyasyona eşit olması gerekir. Aksi takdirde, ya Dünya'yı bir fırında olduğu gibi "pişirene" kadar birikecek ya da kuruyacaktır. Bu vesileyle Van Allen şunları yazdı: “Radyasyon kuşakları, sürekli olarak Güneş'ten doldurulan ve atmosfere akan, sızdıran bir gemiye benzetilebilir. Güneş parçacıklarının büyük bir kısmı gemiden taşar ve özellikle kutup bölgelerinde sıçrayarak kutup ışıklarına, manyetik fırtınalara ve diğer benzer olaylara yol açar.

Van Allen kuşaklarından gelen radyasyon güneş rüzgârına bağlıdır. Ayrıca bu radyasyonu kendi içlerinde odaklıyor veya yoğunlaştırıyor gibi görünüyorlar. Ancak yalnızca doğrudan Güneş'ten gelenleri kendi içlerinde yoğunlaştırabildikleri için bir soru daha cevapsız kalıyor: Evrenin geri kalanında ne kadar radyasyon var?

Ekzosferdeki atmosferik parçacıkların yörüngeleri(dic.academic.ru)

Ay'da Van Allen kuşakları yoktur. Ayrıca koruyucu bir atmosferi de yok. O herkese açık güneş rüzgarları. Ay seferi sırasında güçlü bir güneş patlaması meydana gelmiş olsaydı, devasa bir radyasyon akışı hem kapsülleri hem de astronotları ay yüzeyinin günlerini geçirdikleri kısmında yakıp kül ederdi. Bu radyasyon sadece tehlikeli değil aynı zamanda ölümcül!

1963 yılında Sovyet bilim adamları, ünlü İngiliz gökbilimci Bernard Lovell'e, astronotları kozmik radyasyonun ölümcül etkilerinden korumanın bir yolunu bilmediklerini söyledi. Bu, Rus cihazlarının çok daha kalın metal kabuklarının bile radyasyonla baş edemeyeceği anlamına geliyordu. Amerikan kapsüllerinde kullanılan en ince (neredeyse folyoya benzer) metal astronotları nasıl koruyabilir? NASA bunun imkansız olduğunu biliyordu. Uzay maymunları geri döndükten 10 gün sonra öldüler ama NASA bize bundan hiç bahsetmedi gerçek sebep onların ölümü.

Maymun-astronot (RGANT arşivi)

Çoğu insan, hatta uzay konusunda bilgili olanlar bile, uzaya yayılan ölümcül radyasyonun varlığından haberdar değil. Garip bir şekilde (veya belki de sadece tahmin edilebilecek nedenlerden dolayı), Amerikan "Uzay Teknolojisi Resimli Ansiklopedisi" nde "kozmik radyasyon" ifadesi bir kez bile geçmiyor. Ve genel olarak Amerikalı araştırmacılar (özellikle NASA ile ilişkili olanlar) bu konudan bir mil öteden kaçınıyorlar.

Bu arada Lovell, kozmik radyasyonun farkında olan Rus meslektaşlarıyla konuştuktan sonra elindeki bilgiyi NASA yöneticisi Hugh Dryden'a gönderdi, ancak o bunu görmezden geldi.

Ay'ı ziyaret ettiği iddia edilen astronotlardan Collins, kitabında kozmik radyasyondan yalnızca iki kez bahsetmiştir:

"En azından Ay, Dünya'nın Van Allen kuşağının çok ötesindeydi; bu da oraya gidenler için iyi dozda radyasyon, orada kalanlar içinse öldürücü doz anlamına geliyordu."

"Bu nedenle, Dünya'yı çevreleyen Van Allen radyasyon kuşakları ve güneş patlamaları olasılığı, mürettebatın artan dozda radyasyona maruz kalmasını önlemek için anlayış ve hazırlık gerektirir."

Peki “anlamak ve hazırlanmak” ne anlama geliyor? Bu, Van Allen kuşaklarının ötesinde uzayın geri kalan kısmının radyasyondan arınmış olduğu anlamına mı geliyor? Yoksa NASA'nın keşif gezisine ilişkin son kararı verdikten sonra güneş patlamalarından korunmak için gizli bir stratejisi mi vardı?

NASA, güneş patlamalarını basitçe tahmin edebildiğini iddia etti ve bu nedenle, patlamaların beklenmediği ve onlar için radyasyon tehlikesinin minimum olduğu zamanlarda astronotları Ay'a gönderdi.

Armstrong ve Aldrin uzayda çalışırken

Ayın yüzeyinde Michael Collins

yörüngeye yerleştirildi (NASA arşivi)

Ancak diğer uzmanlar şöyle diyor: "Gelecekteki maksimum radyasyonun yaklaşık tarihini ve yoğunluğunu tahmin etmek mümkündür."

Sovyet kozmonot Leonov yine de 1966'da süper ağır bir kurşun elbiseyle uzaya gitti. Ancak sadece üç yıl sonra, Amerikalı astronotlar Ay'ın yüzeyine süper ağır uzay kıyafetleriyle değil, tam tersi şekilde atladılar! Belki yıllar geçtikçe NASA uzmanları radyasyona karşı güvenilir bir şekilde koruma sağlayan bir tür ultra hafif malzeme bulmayı başardılar?

Ancak araştırmacılar aniden en azından Apollo 10, Apollo 11 ve Apollo 12'nin tam da sayıların arttığı dönemlerde yola çıktığını keşfediyorlar. güneş lekeleri ve karşılık gelen güneş aktivitesi maksimuma yaklaşıyordu. Genel olarak kabul edilen teorik maksimum güneş döngüsü 20, Aralık 1968'den Aralık 1969'a kadar sürdü. Bu dönemde Apollo 8, Apollo 9, Apollo 10, Apollo 11 ve Apollo 12 misyonlarının Van Allen kuşaklarının koruma bölgesinin ötesine geçerek cislunar uzaya girdiği iddia ediliyor.

Aylık grafiklerin daha ayrıntılı incelenmesi, tekli güneş patlamalarının 11 yıllık bir döngü boyunca kendiliğinden meydana gelen rastgele bir olay olduğunu gösterdi. Aynı zamanda döngünün "düşük" döneminde de olur büyük sayı kısa sürede ve “yüksek” dönemde salgınlar - çok az sayıda. Ancak önemli olan döngünün herhangi bir anında çok güçlü salgınların meydana gelebilmesidir.

Apollo döneminde Amerikalı astronotlar toplam neredeyse 90 gün. Öngörülemeyen güneş patlamalarından kaynaklanan radyasyon Dünya'ya veya Ay'a 15 dakikadan daha kısa bir sürede ulaştığından, bundan korunmanın tek yolu kurşun kaplar kullanmak olacaktır. Ama eğer roket gücü böyle bir şeyi kaldırmaya yeterli olsaydı fazla kiloluöyleyse neden 0,34 atmosfer basınçta minik kapsüller (kelimenin tam anlamıyla 0,1 mm alüminyum) içinde uzaya gitmek gerekliydi?

Bu, hatta ince tabaka Apollo 11 mürettebatına göre "mylar" adı verilen koruyucu kaplamanın o kadar ağır olduğu ortaya çıktı ki, ay modülünden acilen çıkarılması gerekiyordu!

Görünüşe göre NASA, ay keşifleri için, koşullara göre ayarlanmış olsa da, çelikten değil kurşundan yapılmış özel adamlar seçmiş. Sorunun Amerikalı araştırmacısı Ralph Rene, tamamlandığı iddia edilen ay keşiflerinin her birinin güneş aktivitesinden ne sıklıkla etkilendiğini hesaplayacak kadar tembel değildi.

Bu arada, yetkili NASA çalışanlarından biri (bu arada onurlu fizikçi) Bill Modlin, “Yıldızlararası Seyahat Beklentileri” adlı çalışmasında açıkça şunu bildirdi: “ Güneş patlamalarıÇoğu kozmik parçacıkla aynı enerji aralığında ancak çok daha yoğun GeV protonları yayabilir. Artan radyasyonla enerjilerinin artması özel bir tehlike oluşturur, çünkü GeV protonları birkaç metrelik malzemeye nüfuz eder... Proton emisyonu ile güneş (veya yıldız) patlamaları, gezegenler arası uzayda periyodik olarak meydana gelen ve radyasyon sağlayan çok ciddi bir tehlikedir. Güneş'ten Dünya'ya kadar olan mesafede birkaç saat içinde yüzbinlerce röntgen dozu. Bu doz öldürücüdür ve izin verilenin milyonlarca katıdır. Kısa sürede 500 röntgenden sonra ölüm gerçekleşebilir.”

Evet, cesur Amerikalılar o zaman dördüncü Çernobil güç ünitesinden daha kötü parlamak zorunda kaldı. " Uzay parçacıkları Tehlikeli, her yönden geliyorlar ve herhangi bir canlı organizmanın etrafında en az iki metrelik yoğun bir perde gerekiyor.” Ancak NASA'nın bugüne kadar gösterdiği uzay kapsüllerinin çapı 4 metrenin biraz üzerindeydi. Modlin'in önerdiği duvarların kalınlığı ile astronotlar, herhangi bir ekipmana sahip olmasalar bile, bu tür kapsülleri kaldırmak için yeterli yakıtın olmayacağı gerçeğinden bahsetmeye bile gerek yok, onlara sığmazlardı. Ama açıkçası ne NASA'nın yöneticileri ne de Ay'a gönderdikleri astronotlar meslektaşlarının kitaplarını okumadılar ve ne mutlu ki habersiz olarak yıldızlara giden yoldaki tüm dikenleri yendiler.

Bununla birlikte, belki de NASA, radyasyona karşı koruma sağlayan (belli ki çok gizli) ultra hafif malzeme kullanarak onlar için gerçekten bir tür ultra güvenilir uzay giysisi geliştirmiştir? Peki neden başka hiçbir yerde, dedikleri gibi, barışçıl amaçlarla kullanılmadı? Tamam, SSCB'ye Çernobil konusunda yardım etmek istemediler: sonuçta perestroyka henüz başlamamıştı. Ancak örneğin 1979'da aynı ABD'de Three Mile Island nükleer santralinde reaktör çekirdeğinin erimesine yol açan büyük bir reaktör ünitesi kazası meydana geldi. Peki Amerikalı tasfiyeciler neden kendi bölgelerindeki bu saatli atom bombasını ortadan kaldırmak için maliyeti 7 milyon dolardan az olmayan, çokça reklamı yapılan NASA teknolojisine dayanan uzay giysilerini kullanmadılar?..

Dünya üzerinde ortaya çıktıklarından beri tüm organizmalar sürekli radyasyona maruz kalarak var olmuş, gelişmiş ve evrimleşmiştir. Radyasyon da doğaldır doğal fenomen Rüzgar, gelgit, yağmur vb. gibi.

Doğal arka plan radyasyonu (NBR), oluşumunun her aşamasında Dünya'da mevcuttu. Yaşamdan çok önce oradaydı ve sonra biyosfer ortaya çıktı. Radyoaktivite ve buna eşlik eden iyonlaştırıcı radyasyon, biyosferin mevcut durumunu, Dünyanın evrimini, Dünyadaki yaşamı ve element bileşimini etkileyen bir faktördü. güneş sistemi. Herhangi bir organizma, belirli bir alanın radyasyon arka plan karakteristiğine maruz kalır. 1940'lara kadar buna iki faktör neden oldu: radyonüklitlerin bozunması doğal kökenli hem belirli bir organizmanın habitatında hem de organizmanın kendisinde ve kozmik ışınlarla bulunur.

Doğal (doğal) radyasyonun kaynakları, biyosferin tüm nesnelerinde doğal formda ve konsantrasyonda bulunan uzay ve doğal radyonüklitlerdir: toprak, su, hava, mineraller, canlı organizmalar vb. Etrafımızdaki nesnelerden herhangi biri ve mutlak anlamda kendimiz. kelimeler radyoaktiftir.

Dünya nüfusu ana radyasyon dozunu aşağıdakilerden almaktadır: doğal kaynaklar radyasyon. Çoğu öyledir ki, onlardan gelen radyasyona maruz kalmaktan kaçınmak kesinlikle imkansızdır. Dünyanın tarihi boyunca farklı türler radyasyon uzaydan dünya yüzeyine nüfuz eder ve yer kabuğunda bulunan radyoaktif maddelerden gelir. Bir kişi radyasyona iki şekilde maruz kalır. Radyoaktif maddeler vücudun dışında olabilir ve onu dışarıdan ışınlayabilir (bu durumda harici ışınlamadan bahsediyoruz) veya kişinin soluduğu havaya, yiyecek veya suya karışarak vücudun içine girebilir (bu ışınlama yöntemi) dahili olarak adlandırılır).

Dünyanın herhangi bir sakini, doğal radyasyon kaynaklarından gelen radyasyona maruz kalır. Bu kısmen insanların nerede yaşadığına bağlıdır. Dünyanın bazı yerlerinde, özellikle de radyoaktif kayaların bulunduğu yerlerde radyasyon seviyeleri ortalamanın önemli ölçüde üzerindeyken, diğer yerlerde daha düşüktür. Karasal radyasyon kaynakları, insanların maruz kaldığı radyasyonun çoğundan kolektif olarak sorumludur. doğal radyasyon. Ortalama olarak, esas olarak dahili maruziyet nedeniyle nüfusun aldığı yıllık etkin eşdeğer dozun 5/6'sından fazlasını sağlarlar. Geri kalanına esas olarak dış ışınlama yoluyla kozmik ışınlar katkıda bulunur.

Doğal radyasyonun arka planı kozmik radyasyon (%16) ve yer kabuğunda, yüzey havasında, toprakta, suda, bitkilerde, yiyeceklerde, hayvan ve insan organizmalarında (%84) bulunan, doğaya dağılmış radyonüklitlerin oluşturduğu radyasyondan oluşur. Teknolojik arka plan radyasyonu esas olarak işleme ve taşıma ile ilişkilidir kayalar, yanıyor kömür, petrol, gaz ve diğer fosil yakıtların yanı sıra testler nükleer silahlar ve nükleer enerji.

Doğal arka plan radyasyonu ayrılmaz bir faktördür çevre insan hayatı üzerinde önemli bir etkisi olan bir olaydır. Doğal arka plan radyasyonu dünyanın farklı bölgelerinde büyük farklılıklar gösterir. İnsan vücudundaki eşdeğer doz ortalama 2 mSv = 0,2 rem'dir. Evrimsel gelişim doğal arka plan koşullarında insanların, hayvanların ve bitkilerin yaşamı için en uygun koşulların sağlandığını gösterir. Bu nedenle iyonlaştırıcı radyasyonun neden olduğu tehlikeleri değerlendirirken çeşitli kaynaklardan maruz kalmanın niteliğini ve seviyelerini bilmek kritik öneme sahiptir.

Radyonüklitler, herhangi bir atom gibi, doğada belirli bileşikler oluşturduğundan ve bunların özelliklerine uygun olarak kimyasal özellikler Belirli minerallerin bir parçası olduğundan, doğal radyonüklidlerin yer kabuğundaki dağılımı eşit değildir. Yukarıda bahsedildiği gibi kozmik radyasyon da bir takım faktörlere bağlıdır ve birçok kez farklılık gösterebilir. Bu nedenle, doğal arka plan radyasyonu dünyanın farklı yerlerinde farklıdır. “Normal radyasyon arka planı” kavramının konvansiyonu bununla bağlantılıdır: Deniz seviyesinden yükseldikçe kozmik radyasyon nedeniyle arka plan artar, granitlerin veya toryum açısından zengin kumların yüzeye çıktığı yerlerde arka plan radyasyonu da daha yüksektir , ve benzeri. Bu nedenle, yalnızca belirli bir alan, bölge, ülke vb. için ortalama doğal radyasyon geçmişinden bahsedebiliriz.

Gezegenimizin bir sakininin yılda doğal kaynaklardan aldığı ortalama etkili doz 2,4 mSv .

Bu dozun yaklaşık 1/3'ü dış radyasyon (yaklaşık olarak eşit derecede uzaydan ve radyonüklidlerden) nedeniyle, 2/3'ü ise iç radyasyondan yani vücudumuzun içinde bulunan doğal radyonüklidlerden oluşur. Ortalama insana özgü aktivite yaklaşık 150 Bq/kg'dır. Deniz seviyesindeki doğal arka plan radyasyonu (dış maruz kalma) ortalama 0,09 μSv/saattir. Bu yaklaşık 10 µR/saat'e karşılık gelir.

Kozmik radyasyon uzaydan Dünya'ya düşen iyonlaştırıcı parçacıkların akışıdır. Kozmik radyasyonun bileşimi şunları içerir:

Kozmik radyasyon, kökenleri farklı olan üç bileşenden oluşur:

1) Dünyanın manyetik alanı tarafından yakalanan parçacıklardan gelen radyasyon;

2) galaktik kozmik radyasyon;

3) Güneş'ten gelen parçacık radyasyonu.

Dünyanın manyetik alanı tarafından yakalanan yüklü parçacıkların radyasyonu - 1,2-8 mesafede dünya yarıçapı 1-500 MeV (çoğunlukla 50 MeV) enerjiye sahip protonlar, yaklaşık 0.1-0.4 MeV enerjiye sahip elektronlar ve az miktarda alfa parçacığı içeren sözde radyasyon kuşakları vardır.

Birleştirmek. Galaktik kozmik ışınlar esas olarak protonlardan (%79) ve alfa parçacıklarından (%20) oluşur ve Evrendeki hidrojen ve helyum bolluğunu yansıtır. Ağır iyonlardan demir iyonları nispeten yüksek yoğunlukları ve büyük atom numaralarından dolayı en büyük öneme sahiptir.

Menşei. Galaktik kozmik ışınların kaynakları yıldız patlamaları, süpernova patlamaları, pulsar hızlanması, galaktik çekirdek patlamaları vb.'dir.

Yaşam süresi. Kozmik radyasyondaki parçacıkların ömrü yaklaşık 200 milyon yıldır. Parçacıkların hapsolması, yıldızlararası uzayın manyetik alanı nedeniyle meydana gelir.

Atmosfer ile etkileşim . Atmosfere giren kozmik ışınlar nitrojen, oksijen ve argon atomlarıyla etkileşime girer. Parçacıklar elektronlarla çekirdeklerden daha sık çarpışır, ancak yüksek enerjili parçacıklar çok az enerji kaybeder. Çekirdeklerle çarpışmalarda parçacıklar neredeyse her zaman akıştan çıkarılır, dolayısıyla birincil radyasyonun zayıflaması neredeyse tamamen nükleer reaksiyonlardan kaynaklanır.

Protonlar çekirdeklerle çarpıştığında, nötronlar ve protonlar çekirdeklerden dışarı atılır ve nükleer fisyon reaksiyonları meydana gelir. Ortaya çıkan ikincil parçacıklar önemli bir enerjiye sahiptir ve kendileri aynı nükleer reaksiyonları tetikler, yani geniş bir atmosferik duş adı verilen bir dizi reaksiyon oluşur. Tek bir yüksek enerjili ilkel parçacık, milyonlarca parçacık üreten ardışık on nesil reaksiyondan oluşan bir yağmur üretebilir.

Radyasyonun nükleer aktif bileşenini oluşturan yeni çekirdekler ve nükleonlar esas olarak atmosferin üst katmanlarında oluşur. Alt kısmında, nükleer çarpışmalar ve daha fazla iyonizasyon kayıpları nedeniyle çekirdeklerin ve protonların akışı önemli ölçüde zayıflıyor. Deniz seviyesinde doz oranının yalnızca yüzde birkaçını oluşturur.

Kozmojenik radyonüklidler

Atmosferde ve kısmen litosferde kozmik ışınların etkisi altında meydana gelen nükleer reaksiyonlar sonucunda radyoaktif çekirdekler oluşur. Bunlardan doz oluşumuna en büyük katkı (β-emitörler: 3 H (T 1/2 = 12,35 yıl), 14 C (T 1/2 = 5730 yıl), 22 Na (T 1/2 = 2,6) tarafından sağlanmaktadır. yıl) - Sunulan verilerden anlaşılacağı üzere, radyasyona en büyük katkıyı bir yetişkin gıdayla birlikte yılda ~ 95 kg karbon tüketmektedir.

Güneş radyasyonu X-ışını aralığına kadar elektromanyetik radyasyon, protonlar ve alfa parçacıklarından oluşan;

Listelenen radyasyon türleri birincildir; yaklaşık 20 km yükseklikte, etkileşim nedeniyle neredeyse tamamen kaybolurlar. üst katmanlar atmosfer. Bu durumda, Dünya yüzeyine ulaşan ve biyosferi (insanlar dahil) etkileyen ikincil kozmik radyasyon oluşur. İkincil radyasyon nötronları, protonları, mezonları, elektronları ve fotonları içerir.

Kozmik radyasyonun yoğunluğu bir dizi faktöre bağlıdır:

Galaktik radyasyon akışındaki değişiklikler,

Güneş etkinliği,

Coğrafi enlem,

Deniz seviyesinin üzerindeki rakımlar.

Yüksekliğe bağlı olarak kozmik radyasyonun yoğunluğu keskin bir şekilde artar.

Yer kabuğunun radyonüklidleri.

Gezegenimizin varlığı sırasında çürümeye vakti olmayan uzun ömürlü (milyarlarca yıllık yarı ömre sahip) izotoplar yer kabuğuna dağılmıştır. Muhtemelen Güneş Sistemindeki gezegenlerin oluşumuyla eş zamanlı olarak oluşmuşlardır (nispeten kısa ömürlü izotoplar tamamen çürümüştür). Bu izotoplara doğal denir radyoaktif maddeler Bu, insan katılımı olmadan oluşturulmuş ve sürekli yeniden şekillendirilenler anlamına gelir. Çürüdükçe ara madde, aynı zamanda radyoaktif izotoplar oluştururlar.

Dış kaynaklar Radyasyon, Dünya'nın biyosferinde bulunan 60'tan fazla doğal radyonükliddir. Doğal olarak oluşan radyoaktif elementler nispeten küçük miktar Dünyanın tüm kabuklarında ve çekirdeğinde. Özel önem insanlar için biyosferin radyoaktif elementleri vardır, yani. Dünya kabuğunun (lito, hidro ve atmosfer) mikroorganizmaların, bitkilerin, hayvanların ve insanların bulunduğu kısmı.

Milyarlarca yıldır sürekli bir süreç var radyoaktif bozunma Kararsız atom çekirdeği. Bunun sonucunda Dünya'nın madde ve kayalarının toplam radyoaktivitesi giderek azaldı. Nispeten kısa ömürlü izotoplar tamamen bozundu. Temel olarak yarı ömürleri milyarlarca yıl olarak ölçülen elementlerin yanı sıra, radyoaktif element aileleri olarak adlandırılan ardışık dönüşüm zincirlerini oluşturan nispeten kısa ömürlü radyoaktif bozunma ikincil ürünleri de korunmuştur. Yerkabuğunda doğal radyonüklidler az çok eşit şekilde dağılmış veya birikintiler halinde yoğunlaşmış olabilir.

Doğal (doğal) radyonüklidler üç gruba ayrılabilir:

Radyoaktif ailelere (seri) ait radyonüklidler,

Gezegenin oluşumu sırasında yer kabuğunun bir parçası haline gelen diğer (radyoaktif ailelere ait olmayan) radyonüklidler,

Kozmik radyasyonun etkisi altında oluşan radyonüklidler.

Dünyanın oluşumu sırasında radyonüklidler, kararlı nüklidlerle birlikte kabuğunun bir parçası haline geldi. En Bu radyonüklidler radyoaktif ailelere (seri) aittir. Her seri, ana çekirdeğin bozunması sırasında oluşan çekirdeğin de sırayla bozunarak tekrar kararsız bir çekirdek oluşturduğu, vb. ardışık radyoaktif dönüşümlerin bir zincirini temsil eder. Böyle bir zincirin başlangıcı, oluşmayan bir radyonükliddir. başka bir radyonükliddir, ancak doğdukları andan itibaren yer kabuğunda ve biyosferde bulunur. Bu radyonüklit ata olarak adlandırılır ve tüm aileye (seri) onun adı verilir. Toplamda doğada üç ata vardır - uranyum-235, uranyum-238 ve toryum-232 ve buna göre üç radyoaktif seri - iki uranyum ve toryum. Tüm seriler kararlı kurşun izotoplarıyla sona ermektedir.

En uzun süre Toryumun yarı ömrü 14 milyar yıldır, yani Dünya'nın birikmesinden bu yana neredeyse tamamen korunmuştur. Uranyum-238 büyük ölçüde bozundu, uranyum-235'in büyük çoğunluğu bozundu ve neptunyum-232 izotopu tamamen bozundu. Bu nedenle yerkabuğunda çok fazla toryum bulunur (uranyumdan neredeyse 20 kat daha fazla), uranyum-235 ise uranyum-238'den 140 kat daha azdır. Dördüncü ailenin atası (neptunyum) Dünya'nın birikmesinden bu yana tamamen parçalandığı için kayalarda neredeyse yok denecek kadar azdır. Neptunyum eser miktarda bulundu uranyum cevherleri. Ancak kökeni ikincildir ve uranyum-238 çekirdeklerinin kozmik ışın nötronları tarafından bombardımanına bağlıdır. Neptunyum artık yapay nükleer reaksiyonlar kullanılarak üretiliyor. Bir ekolojist için bunun hiçbir önemi yoktur.

Yer kabuğunun yaklaşık %0,0003'ü (çeşitli kaynaklara göre %0,00025-0,0004) uranyumdur. Yani en sıradan toprağın 1 metreküpünde ortalama 5 gram uranyum bulunur. Bu miktarın binlerce kat daha fazla olduğu yerler var; bunlar uranyum yatakları. Bir metreküp deniz suyunda yaklaşık 1,5 mg uranyum bulunur. Bu doğal kimyasal element her biri kendi radyoaktif serisinin atası olan iki izotop -238U ve 235U ile temsil edilir. Doğal uranyumun büyük çoğunluğu (%99,3) uranyum-238'dir. Bu radyonüklit çok kararlıdır, bozunma olasılığı (yani alfa bozunması) çok küçüktür. Bu olasılık 4,5 milyar yıllık bir yarılanma ömrüyle karakterize edilir. Yani gezegenimizin oluşumundan bu yana miktarı yarı yarıya azaldı. Bundan da gezegenimizdeki arka plan radyasyonunun daha yüksek olduğu sonucu çıkıyor. Uranyum serisinin doğal radyonüklidlerini üreten radyoaktif dönüşüm zincirleri:

Radyoaktif seri, hem uzun ömürlü radyonüklidleri (yani radyonüklitleri) içerir. uzun süre yarılanma ömrü) ve kısa ömürlüdür, ancak serinin tüm radyonüklidleri, hızla bozunanlar bile doğada mevcuttur. Bunun nedeni, zamanla bir dengenin (“seküler denge” olarak adlandırılan) kurulmuş olmasıdır - her radyonüklidin bozunma hızı, oluşum hızına eşittir.

Gezegenin oluşumu sırasında yer kabuğuna giren ve uranyum ya da toryum serisine ait olmayan doğal radyonüklidler bulunmaktadır. Her şeyden önce potasyum-40'tır. Yer kabuğundaki 40 K içeriği yaklaşık %0,00027 (kütle), yarı ömrü 1,3 milyar yıldır. Kız nüklid kalsiyum-40 stabildir. Potasyum-40 önemli miktar Bitkilerin ve canlı organizmaların bir parçasıdır ve insanlara verilen toplam iç radyasyon dozuna önemli bir katkı sağlar.

Doğal potasyum üç izotop içerir: potasyum-39, potasyum-40 ve potasyum-41; bunlardan yalnızca potasyum-40 radyoaktiftir. Bu üç izotopun doğadaki niceliksel oranı şu şekildedir: %93,08, %0,012 ve %6,91.

Potasyum-40 iki şekilde parçalanır. Atomlarının yaklaşık %88'i beta radyasyonuna maruz kalır ve kalsiyum-40 atomlarına dönüşür. K yakalaması yaşayan atomların geri kalan% 12'si argon-40 atomlarına dönüşür. Kayaların ve minerallerin mutlak yaşını belirlemek için kullanılan potasyum-argon yöntemi, potasyum-40'ın bu özelliğine dayanmaktadır.

Doğal radyonüklitlerin üçüncü grubu kozmojenik radyonüklitlerden oluşur. Bu radyonüklidler, nükleer reaksiyonların bir sonucu olarak kararlı nüklidlerden gelen kozmik radyasyonun etkisi altında oluşur. Bunlar trityum, berilyum-7, karbon-14, sodyum-22'yi içerir. Örneğin, kozmik nötronların etkisi altında nitrojenden trityum ve karbon-14 oluşumunun nükleer reaksiyonları:

Karbon, doğal radyoizotoplar arasında özel bir yere sahiptir. Doğal karbon iki bileşenden oluşur kararlı izotoplar bunların arasında karbon-12 hakimdir (%98,89). Geri kalanın neredeyse tamamı karbon-13'tür (%1,11).

Kararlı karbon izotoplarına ek olarak beş radyoaktif izotop daha bilinmektedir. Bunlardan dördünün (karbon-10, karbon-11, karbon-15 ve karbon-16) yarı ömürleri çok kısadır (saniyeler ve saniyenin kesirleri). Beşinci bir radyoizotop olan karbon-14'ün yarı ömrü 5.730 yıldır.

Doğada karbon-14 konsantrasyonu son derece düşüktür. Örneğin modern bitkilerde her 109 karbon-12 ve karbon-13 atomuna karşılık bu izotoptan bir atom bulunur. Ancak atom silahlarının ve nükleer teknolojinin gelişmesiyle birlikte karbon-14, yavaş nötronların atmosferik nitrojenle etkileşimi yoluyla yapay olarak üretiliyor, dolayısıyla miktarı sürekli artıyor.

Hangi arka planın “normal” kabul edildiğine ilişkin bazı görüşler vardır. Böylece kişi başına “gezegensel ortalama” yıllık etkin doz 2,4 mSv iken, birçok ülkede bu değer 7-9 mSv/yıl'dır. Yani, çok eski zamanlardan beri milyonlarca insan, istatistiksel ortalamanın birkaç katı daha yüksek doğal doz yükleri koşullarında yaşamıştır. Tıbbi araştırma ve demografik istatistikler bunun hayatlarını hiçbir şekilde etkilemediğini gösteriyor. olumsuz etki kendilerinin ve yavrularının sağlığı hakkında.

"Normal" doğal arka plan kavramının geleneklerinden bahsetmişken, gezegende seviyenin belli olduğu birçok yeri de belirtebiliriz. doğal radyasyon istatistiksel ortalamayı sadece birkaç kez değil, onlarca kez (tablo) aşarsa, on binlerce ve yüzbinlerce sakin bu etkiye maruz kalır. Ve bu aynı zamanda normdur, bu onların sağlığını da hiçbir şekilde etkilemez. Dahası, arka plan radyasyonunun arttığı birçok alan, yüzyıllardır kitle turizmi yerleri (deniz kıyıları) ve tanınmış tatil yerleri (Kafkas Maden Suları, Karlovy Vary, vb.) olmuştur.

Uzay radyoaktiftir. Radyasyondan saklanmak kesinlikle imkansızdır. Bir kum fırtınasının ortasında durduğunuzu ve küçük çakıl taşlarından oluşan bir girdabın sürekli etrafınızda döndüğünü ve cildinize zarar verdiğini hayal edin. Kozmik radyasyon böyle görünüyor. Ve bu radyasyon önemli zararlara neden olur. Ama sorun şu ki, çakıl taşlarından ve toprak parçalarından farklı olarak iyonlaştırıcı radyasyon insan etinden sıçramaz. Bir güllenin bir binayı delip geçmesi gibi onun içinden geçiyor. Ve bu radyasyon önemli zararlara neden olur.

Geçen hafta bilim insanları tıp merkezi Rochester Üniversitesi, Mars'taki astronotların maruz kalabileceği galaktik radyasyona uzun süreli maruz kalmanın Alzheimer hastalığı riskini artırabileceğini gösteren bir çalışma yayınladı.

Bu çalışmayla ilgili medya raporlarını okuyunca merak ettim. Yarım asırdan fazla bir süredir insanları uzaya gönderiyoruz. Bütün bir astronot neslini, bu insanların nasıl yaşlanıp öldüğünü takip etme fırsatımız var. Bugün uzaya uçanların sağlık durumlarını da sürekli takip ediyoruz. Bilimsel çalışmalar Rochester Üniversitesi'nde yürütülenler gibi, fareler ve sıçanlar gibi laboratuvar hayvanları üzerinde yürütülüyor. Geleceğe hazırlanmamıza yardımcı olmak için tasarlandılar. Peki geçmiş hakkında ne biliyoruz? Radyasyon halihazırda uzayda bulunan insanları etkiledi mi? Şu anda yörüngedekileri nasıl etkiliyor?

Astronotlar arasında önemli bir fark var Bugün geleceğin astronotlarından. Aradaki fark Dünya'nın kendisidir.

Bazen kozmik radyasyon olarak da adlandırılan galaktik kozmik radyasyon, araştırmacılar için en endişe verici olanıdır. Oluşumu sonucu ortaya çıkabilecek parçacıklardan ve atom parçalarından oluşur. süpernova. Bu radyasyonun büyük bir kısmı, yani yaklaşık %90'ı, hidrojen atomlarından parçalanan protonlardan oluşur. Bu parçacıklar galakside neredeyse ışık hızıyla uçuyor.

Ve sonra Dünya'ya çarpıyorlar. Gezegenimizin bizi kozmik radyasyonun etkilerinden koruyan birkaç savunma mekanizması var. Birincisi, Dünya'nın manyetik alanı bazı parçacıkları iter, bazılarını ise tamamen engeller. Bu engeli aşan parçacıklar atmosferimizdeki atomlarla çarpışmaya başlar.

Eğer merdivenlerden aşağı atarsan büyük kule Lego parçalarından yapılmış, her yeni adımda ondan uçacak küçük parçalara ayrılacak. Aynı şey atmosferimizde ve galaktik radyasyonda da olur. Parçacıklar atomlarla çarpışır ve parçalanarak yeni parçacıklar oluşur. Bu yeni parçacıklar yine bir şeye çarpıyor ve yeniden parçalanıyor. Attıkları her adımda enerji kaybederler. Parçacıklar yavaşlar ve yavaş yavaş zayıflar. Dünya yüzeyinde "durduklarında", daha önce sahip oldukları güçlü galaktik enerji rezervine artık sahip değillerdir. Bu radyasyon çok daha az tehlikelidir. Küçük bir Lego parçası, onlardan bir araya getirilen bir kuleden çok daha zayıf bir şekilde çarpıyor.

Uzaya gönderdiğimiz tüm astronotlara, koruyucu bariyerler Topraklar pek çok açıdan, en azından kısmen yardımcı oldu. Francis Cucinotta bana bundan bahsetti. O - bilimsel süpervizör NASA'nın radyasyonun insanlar üzerindeki etkilerini inceleme programı. Radyasyonun astronotlar için ne kadar zararlı olduğunu size anlatabilecek kişi tam olarak budur. Ona göre insan, Apollon'un Ay'a yaptığı uçuşlar haricinde, Dünya'nın manyetik alanının etkisi altında uzayda bulunmaktadır. Uluslararası uzay istasyonuörneğin atmosferin üzerinde yer alır, ancak yine de savunmanın ilk kademesinin derinliklerindedir. Astronotlarımız kozmik radyasyona tam olarak maruz kalmıyor.

Üstelik oldukça kısa bir süre bu etki altında kalıyorlar. Uzaya en uzun uçuş biraz sürdü bir yıldan fazla. Bu önemlidir çünkü radyasyondan kaynaklanan hasar kümülatif bir etkiye sahiptir. ISS'de altı ay harcadığınızda, (hala teorik) çok yıllık bir Mars yolculuğuna çıktığınız zamana göre çok daha az riske girersiniz.

Ancak Cucinotta'nın bana söylediğine göre ilginç ve oldukça endişe verici olan şey, tüm bu koruma mekanizmaları mevcut olsa bile radyasyonun astronotları olumsuz etkilediğini görüyoruz.

Çok hoş olmayan bir şey katarakttır - göz merceğinde bulanıklığa neden olan değişiklikler. Bulanık mercek insan gözüne girdiğinden beri daha az ışık Kataraktı olan kişiler daha kötü görür. 2001 yılında Cucinotta ve meslektaşları astronot sağlığı konusunda devam eden bir çalışmanın verilerini incelediler ve şu sonuca vardılar: aşağıdaki sonuca. Daha yüksek dozda radyasyona maruz kalan astronotlar (uzayda daha fazla uçtukları veya görevlerinin doğası gereği*) daha fazla şans Daha düşük radyasyon dozu alanlara göre katarakt gelişimi üzerinde.

Bu riski niceliksel ve kesin olarak analiz etmek zor olsa da muhtemelen kanser riskinde de artış vardır. Gerçek şu ki, astronotların ne tür radyasyona maruz kaldıklarına dair elimizde epidemiyolojik veriler yok. Kanser vakalarının sayısını biliyoruz atom bombası Ancak Hiroşima ve Nagazaki'de bu radyasyon galaktik radyasyonla karşılaştırılamaz. Cucinotta özellikle yüksek enerjili parçacık iyonları (yüksek atomik, yüksek enerjili parçacıklar) hakkında endişeleniyor.

Bunlar çok ağır parçacıklardır ve çok hızlı hareket ederler. Dünya yüzeyinde bunların etkilerini yaşamıyoruz. Elenir, yavaşlatılır ve parçalara ayrılır savunma mekanizmaları gezegenimizin. Ancak VHF iyonları neden olabilir daha fazla zarar ve zararları radyologların aşina olduğu radyasyondan çok daha çeşitlidir. Bunu biliyoruz çünkü bilim insanları astronotlardan alınan kan örneklerini uzay uçuşu öncesinde ve sonrasında karşılaştırıyor.

Cucinotta buna uçuş öncesi kontrol diyor. Bilim insanları yörüngeye çıkmadan önce astronottan kan örneği alıyor. Bir astronot uzaydayken, bilim adamları alınan kanı parçalara böler ve onu değişen derecelerde gama radyasyonuna maruz bırakır. Bu, Dünya'da bazen karşılaştığımız zararlı radyasyona benzer. Daha sonra astronot geri döndüğünde, bu gama ışınlı kan örneklerini uzayda gerçekte başına gelenlerle karşılaştırırlar. Cucinotta bana "Farklı astronotlar arasında iki ila üç kat farklılıklar görüyoruz" dedi.