ISS'de radyasyondan korunma. Doğal radyasyon arka planı

Aşağıda sunulan metin yazarın kişisel görüşü olarak değerlendirilmelidir. Herhangi bir gizli bilgiye (veya bu bilgilere erişimine) sahip değildir. Belirtilenlerin hepsi gerçeklerdir açık kaynaklar artı biraz sağduyu (dilerseniz "koltuk analitiği").

Bilim kurgu - tüm bu patlayıcılar ve "pew-pew" uzay tek kişilik küçük savaşçılarda - insanlığa Evrenin sıcak protein organizmalarına yönelik yardımseverliğini ciddi şekilde abartmayı öğretti. Bu özellikle bilim kurgu yazarları diğer gezegenlere yapılan seyahatleri anlatırken belirgindir. Ne yazık ki, Dünya'nın manyetik alanının koruması altında olağan birkaç yüz "kames" yerine "gerçek uzayın" keşfi, on yıl önce ortalama bir insana göründüğünden daha zor bir girişim olacak.

İşte asıl söylemek istediğim şu. Psikolojik iklim ve mürettebat içindeki çatışmalar, insanların Mars'a insanlı uçuşlar düzenlerken karşılaşacağı temel sorunlardan çok uzaktır.

Dünyanın manyetosferinin ötesine seyahat eden bir kişinin temel sorunu- ile ilgili sorun büyük harfler"R".

Kozmik radyasyon nedir ve neden Dünya'da ondan ölmüyoruz?

Uzaydaki iyonlaştırıcı radyasyon (insanların aslında hakim olduğu birkaç yüz kilometrelik Dünya'ya yakın alanın ötesinde) iki bölümden oluşur.

Güneşten gelen radyasyon. Bu, her şeyden önce “güneş rüzgarı” - yıldızdan her yöne sürekli olarak “üflenen” ve gelecek için son derece iyi olan bir parçacık akışı uzay yelkenlileri, çünkü bu onların daha öteye seyahat etmek için düzgün bir şekilde hızlanmalarına olanak tanıyacak güneş sistemi. Ancak canlılar için bu rüzgarın büyük kısmı pek kullanışlı değildir. Atmosferin kalın tabakası, iyonosfer (ozon deliklerinin bulunduğu yer) ve ayrıca Dünya'nın güçlü manyetik alanı sayesinde sert radyasyondan korunmamız harika bir şey.

Yıldızımız, aşağı yukarı eşit bir şekilde dağılan rüzgarın yanı sıra, periyodik olarak güneş patlamaları denilen patlamaları da fırlatır. İkincisi, Güneş'ten koronal maddenin püskürmesidir. O kadar ciddiler ki, tekrar ediyorum, en eğlenceli olanın iyi bir şekilde ekrana getirildiği Dünya'da bile zaman zaman insanlar ve teknoloji açısından sorunlara yol açıyorlar.

Yani gezegenin atmosferine ve manyetik alanına sahibiz. Zaten oldukça yakın bir uzayda, Dünya'dan on ya da iki bin kilometre uzakta, bir gemiye çarpan bir güneş patlaması (zayıf bile olsa, sadece birkaç Hiroşima), en ufak bir şans olmadan onun canlı dolgusunu devre dışı bırakması garanti edilir. hayatta kalmanın. Bugün teknolojilerin ve malzemelerin mevcut gelişme düzeyinde bunu önleyecek kesinlikle hiçbir şeyimiz yok. İşte tam da bu nedenle, insanlık, bu sorunu kısmen de olsa çözene kadar, aylarca sürecek Mars yolculuğunu ertelemek zorunda kalacak. Ayrıca bunu güneşin en sakin olduğu dönemlerde planlamanız ve tüm teknik tanrılara çok dua etmeniz gerekecek.

Kozmik ışınlar. Bu her yerde bulunan kötü şeyler büyük miktar enerji (LHC'nin bir parçacığa pompalayabileceğinden daha fazlası). Galaksimizin diğer bölgelerinden geliyorlar. Dünya atmosferinin kalkanına giren böyle bir ışın, atomlarıyla etkileşime girer ve düzinelerce daha az enerjik parçacığa ayrılır, bunlar daha az enerjik (ama aynı zamanda tehlikeli) akışlara akar ve sonuç olarak tüm bu ihtişam gezegenin yüzeyine radyasyon yağmuru olarak dökülüyor. Yaklaşık %15'i arka plan radyasyonu Dünya'da uzaydan gelen ziyaretçiler var. Deniz seviyesinden ne kadar yüksekte yaşarsanız hayatınız boyunca yakaladığınız doz da o kadar yüksek olur. Ve bu günün her saati gerçekleşir.

Gibi okul egzersizi Bir uzay gemisine ve onun "canlı içeriğine", uzayın herhangi bir yerinde böyle bir ışın doğrudan çarparsa ne olacağını hayal etmeye çalışın. Mars'a uçuşun birkaç ay süreceğini, bunun için ağır bir gemi inşa edilmesi gerekeceğini ve yukarıda anlatılan (hatta birden fazla) "temas" olasılığının oldukça yüksek olduğunu hatırlatmama izin verin. Ne yazık ki, canlı bir mürettebatla yapılan uzun uçuşlarda bunu görmezden gelmek kesinlikle imkansızdır.

Başka ne?

Güneş'ten Dünya'ya ulaşan radyasyonun yanı sıra, gezegenin manyetosferinin ittiği, içeri almadığı ve en önemlisi biriktirdiği güneş radyasyonu da vardır*. Okuyucularla tanışın. Bu, Dünya'nın radyasyon kuşağıdır (ERB). Yurt dışında da adlandırıldığı gibi Van Allen kuşağı olarak da bilinir. Astronotların, sadece birkaç saat içinde ölümcül dozda radyasyon almamak için, dedikleri gibi, "tam hızda" bunun üstesinden gelmeleri gerekecek. Bu kemerle tekrarlanan temas - aksi durumdaysak sağduyu astronotları Mars'tan Dünya'ya geri göndermeye karar veriyoruz - bu onların işini kolaylıkla bitirebilir.

*Van Allen kayışı parçacıklarının önemli bir kısmı zaten bandın içinde tehlikeli hızlara ulaşıyor. Yani bizi sadece dışarıdan gelen radyasyondan korumakla kalmıyor, aynı zamanda biriken bu radyasyonu da artırıyor.

Şu ana kadar uzaydan bahsettik. Ancak Mars'ın (Dünya'nın aksine) neredeyse hiç manyetik alana sahip olmadığını** ve atmosferin ince ve ince olduğunu, dolayısıyla insanların bu olumsuz faktörlere yalnızca uçuş sırasında maruz kalmayacağını unutmamalıyız.

**Tamam, biraz var- güney kutbuna yakın.

Dolayısıyla sonuç. Gelecekteki koloniciler büyük olasılıkla gezegenin yüzeyinde değil ("Mission to Mars" adlı destansı filmde gösterildiği gibi), derinlerde yaşayacaklar. altında.

Ne yapmalıyım?

Her şeyden önce, görünüşe göre, tüm bu sorunların hızlı bir şekilde (bir düzine, iki veya üç yıl içinde) çözüleceği yanılsamasına kapılmayın. Mürettebatın radyasyon hastalığından ölmesini önlemek için ya onları oraya hiç göndermememiz ve akıllı makinelerin yardımıyla uzayı keşfetmemiz gerekecek (bu arada, en aptalca karar değil) ya da çok çalışmamız gerekecek Çünkü eğer haklıysam, o zaman kalıcı bir koloni oluşturarak insanları Mars'a göndermek, önümüzdeki yarım yüzyılda, hatta daha uzun bir süre içinde bir ülke (hatta ABD, hatta Rusya, hatta Çin) için tamamen imkansız bir görevdir. Böyle bir görev için bir gemi, birkaç ISS'nin inşasına ve tam bakımına eşdeğer bir miktara mal olacaktır (aşağıya bakın).

Ve evet, söylemeyi unuttum: Mars'ın öncüleri elbette “intihar bombacıları” olacak, çünkü onlara önümüzdeki yarım yüzyılda büyük ihtimalle ne bir dönüş yolculuğu, ne de Mars'ta uzun ve rahat bir yaşam sunabileceğiz.

Eski Dünya'nın tüm kaynaklarına ve teknolojilerine sahip olsaydık, Mars'a yapılacak bir görev teorik olarak nasıl görünebilirdi? Aşağıda anlatılanları kült film "Marslı"da gördüklerinizle karşılaştırın.

Mars'a görev. Koşullu gerçekçi versiyon

İlk önce, insanlık çok fazla çaba harcamak ve devasa oranlar oluşturmak zorunda kalacak uzay aracı Mürettebatın Dünya'nın manyetik alanı dışındaki cehennem radyasyon yükünü kısmen telafi edebilen ve az çok yaşayan kolonistlerin Mars'a tek yön teslimini sağlayabilen güçlü anti-radyasyon korumasına sahip.

Böyle bir gemi neye benzeyebilir?

Bu, kendi manyetik alanı (süper iletken elektromıknatıslar) ve onu destekleyecek enerji kaynakları (nükleer reaktörler) ile donatılmış, onlarca (veya daha iyisi yüzlerce) metre çapında devasa bir devdir. Yapının devasa boyutları, onu içeriden radyasyon emici malzemelerle doldurmayı mümkün kılar (örneğin, kurşunlu köpük plastik veya basit veya "ağır" su içeren kapalı kaplar olabilir), bunların yörüngeye taşınması gerekecektir. onlarca yıldır (!) ve nispeten küçük bir yaşam destek kapsülünün etrafına monte ediliyor, daha sonra astronotları oraya yerleştireceğiz.

Büyüklüğü ve yüksek maliyetinin yanı sıra, Mars gemisi son derece güvenilir olmalı ve en önemlisi kontrol açısından tamamen özerk olmalıdır. Mürettebatı canlı olarak teslim etmek için yapılacak en güvenli şey onları yapay komaya koymak ve metabolik süreçleri yavaşlatmak için biraz (sadece birkaç derece) soğutmak olacaktır. Bu durumda insanlar a) radyasyona karşı daha az duyarlı olacak, b) daha az yer kaplayacak ve aynı radyasyondan korunmak daha ucuz olacak.

Açıkçası, gemiye ek olarak, gemiyi Mars yörüngesine güvenle ulaştırabilecek, ne kendisine ne de kargoya zarar vermeden kolonistleri yüzeyine boşaltabilecek ve daha sonra, insan katılımı olmadan astronotları geri gönderebilecek yapay zekaya ihtiyacımız var. bilinç (zaten Mars'ta). Henüz bu tür teknolojilere sahip değiliz ancak böyle bir yapay zekanın ve en önemlisi politik ve ekonomik kaynaklar anlatılan geminin inşası için diyelim ki yüzyılın ortalarına yaklaşacağız.

İyi haber şu ki Mars'taki koloniciler için "feribot" yeniden kullanılabilir. Dünya ile nihai varış noktası arasında bir mekik gibi seyahat etmek zorunda kalacak ve "doğal nedenlerden" ayrılan insanların yerini almak üzere koloniye "canlı kargo" gönderileri ulaştırmak zorunda kalacak. "Cansız" kargo (yiyecek, su, hava ve ekipman) teslim etmek için radyasyondan korunmaya özellikle ihtiyaç yoktur, bu nedenle bir Mars kamyonuna süper gemi yapılmasına gerek yoktur. Yalnızca kolonicilerin ve muhtemelen bitki tohumlarının/genç çiftlik hayvanlarının teslimatı için gereklidir.

İkincisi, 6-12 kişilik bir mürettebat için 12-15 yıl boyunca (tüm mücbir sebepler dikkate alınarak) Mars'a ekipman ve su, yiyecek ve oksijen malzemelerinin önceden gönderilmesi gerekmektedir. Bu başlı başına önemsiz bir sorundur, ancak bunu çözmek için kaynaklarımızın sınırlı olmadığını varsayalım. Dünyadaki savaşların ve siyasi çalkantıların azaldığını ve tüm gezegenin Mars misyonu için uyum içinde çalıştığını varsayalım.

Mars'a fırlatılan ekipman, tahmin edebileceğiniz gibi tam otonom bir robot. yapay zeka ve kompakt tarafından desteklenmektedir nükleer reaktörler. On ila bir buçuk yıl boyunca metodik olarak önce kızıl gezegenin yüzeyinin altına derin bir tünel kazmaları gerekecek. Daha sonra - birkaç yıl içinde - yaşam destek birimlerinin ve gelecekteki bir keşif gezisi için malzemelerin sürüklenmesi gereken küçük bir tünel ağı ve ardından tüm bunlar, özerk bir Mars altı köyünde hava geçirmez bir şekilde bir araya getirilecek.

Metro benzeri bir konut iki nedenden dolayı en uygun çözüm gibi görünüyor. Birincisi, astronotları halihazırda Mars'ta bulunan kozmik ışınlardan koruyor. İkincisi, gezegenin yüzeyinin kalan "marsotermal" aktivitesi nedeniyle dışarısı bir veya iki derece daha sıcak. Bu, sömürgecilere hem enerji tasarrufu sağlamak hem de kendi dışkılarında patates yetiştirmek açısından faydalı olacaktır.

Açıklığa kavuşturalım önemli nokta: Gezegende hala manyetik alanın kaldığı güney yarımkürede bir koloni inşa etmeniz gerekecek.

İdeal olarak, astronotların yüzeye hiç çıkması gerekmeyecek (ya Mars'ı "canlı" olarak göremeyecekler ya da iniş sırasında onu bir kez görecekler). Yüzeydeki tüm işlerin, kolonicilerin kısa yaşamları boyunca (şanslı koşullar altında yirmi yıl) eylemlerini sığınaklarından yönetmek zorunda kalacakları robotlar tarafından yapılması gerekecek.

Üçüncüsü, mürettebatın kendisi ve onu seçme yöntemleri hakkında konuşmamız gerekiyor.

İkincisi için ideal plan, tüm Dünya'da... genetik olarak aynı (monozigotik) ikizleri aramak olacaktır; bunlardan biri yakın zamanda organ bağışçısına dönüşmüştür (örneğin, "şans eseri" bir araba kazası geçirmiştir). Son derece alaycı gelebilir ama bu sizi metni sonuna kadar okumaktan alıkoymasın.

Donör ikiz bize ne verir?

Ölü bir ikiz, erkek kardeşine (veya kız kardeşine) Mars'ta ideal bir kolonici olma fırsatını verir. Gerçek şu ki, radyasyondan ek olarak korunan bir kapta kızıl gezegene teslim edilen ilkinin kırmızı kemik iliği, astronot ikizine aktarılabilir. Bu, misyon yıllarında kolonistin başına gelmesi muhtemel olan radyasyon hastalığı, akut lösemi ve diğer sorunlardan hayatta kalma şansını artırır.

Peki gelecekteki sömürgeciler için tarama süreci nasıl görünüyor?

Birkaç milyon ikiz seçiyoruz. Birinin başına bir şey gelmesini bekler, diğerine ise teklifte bulunuruz. Diyelim ki yüz bin potansiyel adaydan oluşan bir havuz işe alındı. Artık bu havuz içerisinde psikolojik uyumluluk ve mesleki uygunluk açısından son bir seçim yapıyoruz.

Doğal olarak, örneklemi genişletmek için astronotların bir veya iki ülkede değil, Dünya genelinde seçilmesi gerekecek.

Elbette radyasyona karşı özellikle dirençli olan adayların belirlenmesine yönelik bazı teknolojiler çok yardımcı olacaktır. Bazı kişilerin radyasyona karşı diğerlerine göre çok daha dirençli olduğu bilinmektedir. Elbette bazı genetik belirteçler kullanılarak belirlenebilir. Bu yöntemle fikri ikizlerle tamamlarsak, bunların birlikte Marslı kolonicilerin hayatta kalma oranını önemli ölçüde artırması gerekir.

Ayrıca sıfır yerçekimindeki insanlara kemik iliğinin nasıl nakledileceğini öğrenmek faydalı olacaktır. Bu proje için özel olarak icat edilmesi gereken tek şey bu değil, ama neyse ki hala zamanımız var ve ISS sanki özellikle bu tür teknolojileri test etmek için hala Dünya yörüngesinde duruyor.

PS. İlkeli düşmana özellikle bir çekince koymalıyım. uzay yolculuğu Ben değilim ve er ya da geç “uzayın bizim olacağına” inanıyorum. Tek soru, bu başarının bedeli ve insanlığın gerekli teknolojileri geliştirmek için harcayacağı zamandır. Bana öyle geliyor ki çoğumuz, bilimkurgu ve popüler kültürün etkisi altında, bu yolda aşılması gereken zorlukları anlama konusunda oldukça dikkatsiziz. Bu kısmı biraz daha ayıltıcı hale getirmek için« kozmo-iyimserler» ve bu metin yazıldı.

Bölümler halinde size uzun vadede insanlı uzay araştırmalarıyla ilgili başka hangi seçeneklerimizin olduğunu anlatacağım.

Güneş ışınımı gibi bir kavram uzun zaman önce biliniyordu. Çok sayıda çalışmanın gösterdiği gibi, hava iyonizasyon düzeyinin arttırılmasından her zaman sorumlu değildir.

Bu makale 18 yaş üstü kişilere yöneliktir

Zaten 18 yaşına girdin mi?

Kozmik radyasyon: gerçek mi efsane mi?

Kozmik ışınlar, bir süpernova patlaması sırasında ve ayrıca Güneş'teki termonükleer reaksiyonların bir sonucu olarak ortaya çıkan radyasyondur. Işınların kökeninin farklı doğası aynı zamanda temel özelliklerini de etkiler. Güneş sistemimizin dışındaki uzaydan nüfuz eden kozmik ışınlar galaktik ve galaksiler arası olmak üzere iki türe ayrılabilir. İkinci tür, içindeki birincil radyasyon konsantrasyonu minimum olduğundan, en az çalışılan tür olmaya devam etmektedir. Yani galaksiler arası radyasyon, atmosferimizde tamamen nötrleştirildiği için özel bir öneme sahip değildir.

Maalesef Samanyolu adı verilen galaksimizden bize gelen ışınlar için de aynı şeyi söylemek pek mümkün değil. Boyutu 10.000 ışıkyılı aşsa da galaksinin bir ucundaki radyasyon alanında meydana gelen herhangi bir değişiklik anında diğer tarafa yansıyacaktır.

Uzaydan gelen radyasyonun tehlikeleri

Dümdüz kozmik radyasyon canlı bir organizma için yıkıcıdır, dolayısıyla etkisi insanlar için son derece tehlikelidir. Neyse ki, Dünyamız bu uzaylılardan, yoğun bir atmosfer kubbesi tarafından güvenilir bir şekilde korunmaktadır. Doğrudan kozmik radyasyonu etkisiz hale getirdiği için dünyadaki tüm yaşam için mükemmel bir koruma görevi görür. Ama tamamen değil. Havayla çarpıştığında iyonlaştırıcı radyasyonun daha küçük parçacıklarına ayrılıyor ve bunların her biri içeri giriyor. bireysel reaksiyon atomlarıyla birlikte. Böylece uzaydan gelen yüksek enerjili radyasyon zayıflatılır ve ikincil radyasyon oluşur. Aynı zamanda öldürücülüğünü de kaybeder - radyasyon seviyesi yaklaşık olarak X ışınlarıyla aynı olur. Ancak paniğe kapılmayın; bu radyasyon Dünya atmosferinden geçerken tamamen yok olur. Kozmik ışınların kaynakları ve güçleri ne olursa olsun, gezegenimizin yüzeyinde bulunan bir kişi için tehlike minimum düzeydedir. Astronotlara yalnızca somut zarar verebilir. Atmosfer şeklinde doğal korumaya sahip olmadıkları için doğrudan kozmik radyasyona maruz kalırlar.

Kozmik ışınların açığa çıkardığı enerji öncelikle Dünya'nın manyetik alanını etkiler. Yüklü iyonlaştırıcı parçacıklar kelimenin tam anlamıyla onu bombalar ve en güzel görünüme neden olur. atmosferik olay— . Ama hepsi bu değil - radyoaktif parçacıklar Doğaları gereği çeşitli elektroniklerde arızalara sebep olabilirler. Ve eğer geçen yüzyılda bu çok fazla rahatsızlığa neden olmadıysa, zamanımızda bu çok ciddi bir sorundur, çünkü en çok önemli yönler modern yaşam.

Kozmik ışınların etki mekanizması çok spesifik olmasına rağmen, insanlar da uzaydan gelen bu ziyaretçilere karşı hassastır. İyonize parçacıklar (yani ikincil radyasyon) Dünya'nın manyetik alanını etkileyerek atmosferde fırtınalara neden olur. Herkes insan vücudunun manyetik titreşimlere karşı çok hassas olan sudan oluştuğunu bilir. Böylece kozmik radyasyon kardiyovasküler sistemi etkiler ve hava koşullarına duyarlı kişilerde sağlığın bozulmasına neden olur. Bu elbette hoş olmayan bir durumdur, ancak hiçbir şekilde ölümcül değildir.

Dünyayı güneş ışınlarından koruyan nedir?

Güneş, derinliklerinde sürekli olarak çeşitli termal süreçlerin meydana geldiği bir yıldızdır. nükleer reaksiyonlar bunlara güçlü enerji emisyonları eşlik ediyor. Bu yüklü parçacıklara güneş rüzgarı denir ve Dünyamız üzerinde, daha doğrusu manyetik alanı üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Temeli oluşturan iyonize parçacıklar onunla etkileşime girer. güneş rüzgarı.

Buna göre en son araştırma Dünyanın her yerinden bilim insanları, özel rol Gezegenimizin plazma kabuğu güneş rüzgârını nötralize etmede rol oynuyor. Bu şu şekilde gerçekleşir: Güneş ışınımı Dünyanın manyetik alanıyla çarpışır ve dağılır. Çok fazla olduğunda plazma kabuğu darbeyi alır ve buna benzer bir etkileşim süreci gerçekleşir. kısa devre. Böyle bir mücadelenin sonucu koruyucu kalkandaki çatlaklar olabilir. Ancak doğa bunu da sağladı - Dünya yüzeyinden soğuk plazma akışları yükseliyor ve koruması zayıf olan yerlere doğru koşuyor. Böylece gezegenimizin manyetik alanı uzaydan gelen etkiyi yansıtır.

Ancak kozmik radyasyonun aksine güneş radyasyonunun hala Dünya'ya ulaştığını belirtmekte fayda var. Aynı zamanda boşuna endişelenmemelisiniz, çünkü özünde bu, gezegenimizin yüzeyine dağınık bir halde düşmesi gereken Güneş'in enerjisidir. Böylece Dünya yüzeyini ısıtır ve üzerinde yaşamın gelişmesine yardımcı olur. Bu nedenle, açıkça ayırt etmeye değer farklı türler radyasyon, çünkü bazıları sadece sahip değil olumsuz etki aynı zamanda canlı organizmaların normal işleyişi için de gereklidir.

Ancak Dünya üzerindeki tüm maddeler güneş ışınımına eşit derecede duyarlı değildir. Onu diğerlerinden daha fazla emen yüzeyler var. Bunlar, kural olarak, minimum seviyede albedo (güneş ışınımını yansıtma yeteneği) olan altta yatan yüzeylerdir - bunlar toprak, orman, kumdur.

Böylece Dünya yüzeyindeki sıcaklık ve süre gündüz saatleri doğrudan atmosfer tarafından ne kadar güneş ışınımının emildiğine bağlıdır. Enerjinin büyük kısmının hala gezegenimizin yüzeyine ulaştığını söylemek isterim, çünkü Dünya'nın hava kabuğu yalnızca kızılötesi spektrumun ışınları için bir bariyer görevi görüyor. Ancak UV ışınları yalnızca kısmen nötralize edilir, bu da insanlarda ve hayvanlarda bazı cilt sorunlarına yol açar.

Güneş radyasyonunun insan vücudu üzerindeki etkisi

Güneş radyasyonunun kızılötesi spektrumunun ışınlarına maruz kaldığında, termal etki açıkça kendini gösterir. Vazodilatasyonu, kardiyovasküler sistemin uyarılmasını teşvik eder ve cilt solunumunu aktive eder. Sonuç olarak vücudun ana sistemleri gevşer ve analjezik ve antiinflamatuar etkisi olan endorfinlerin (mutluluk hormonları) üretimi artar. Isı ayrıca metabolizmayı aktive ederek metabolik süreçleri de etkiler.

Güneş radyasyonundan gelen ışık radyasyonu, aktive eden önemli bir fotokimyasal etkiye sahiptir. önemli süreçler dokularda. Bu tür güneş radyasyonu, insanların en önemli dokunma sistemlerinden birini kullanmasına olanak tanır. dış dünya- görüş. Her şeyi renkli gördüğümüz için şükretmemiz gereken şey işte bu kuantumlardır.

Önemli etkileyen faktörler

Kızılötesi spektrumun güneş radyasyonu aynı zamanda beyin aktivitesini de uyarır ve insanın zihinsel sağlığından sorumludur. Bu tür güneş enerjisinin biyolojik ritimlerimizi yani evrelerimizi etkilemesi de önemlidir. aktif çalışma ve uyu.

Hafif parçacıklar olmasaydı, birçok hayati süreç risk altında olurdu ve bu da gelişmeye yol açabilirdi. çeşitli hastalıklar uykusuzluk ve depresyon dahil. Ayrıca, güneş ışığı radyasyonuyla minimum temasla kişinin çalışma yeteneği önemli ölçüde azalır ve vücuttaki süreçlerin çoğu yavaşlar.

UV radyasyonu vücudumuz için oldukça faydalıdır çünkü aynı zamanda immünolojik süreçleri de tetikler, yani vücudun savunmasını uyarır. Ayrıca cildimizdeki bitki klorofilinin bir analoğu olan porfirit üretimi için de gereklidir. Ancak aşırı UV ışınları yanıklara neden olabilir, bu nedenle güneş aktivitesinin maksimum olduğu dönemlerde kendinizi bundan nasıl koruyacağınızı bilmek çok önemlidir.

Gördüğünüz gibi güneş ışınımının vücudumuza faydaları yadsınamaz. Birçok kişi, gıdaların bu tür radyasyonu absorbe edip etmediği ve kontamine gıdaları yemenin tehlikeli olup olmadığı konusunda oldukça endişelidir. Tekrar ediyorum, güneş enerjisinin kozmik veya atomik radyasyonla hiçbir ilgisi yoktur, bu da ondan korkmaya gerek olmadığı anlamına gelir. Ve bundan kaçınmanın da bir anlamı olmaz... Henüz kimse Güneş'ten kaçmanın yolunu aramadı.

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 sloganı bulunan 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 dış etkenlere karşı daha dirençli hale gelmesi gerekecek. 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 de DNA'ya zarar verir. çeşitli ihlaller: sinir sistemi, kardiyovasküler sistem ve esas olarak kansere. Bilim insanları güçlerini birleştirmeyi öneriyor ve son başarılar Biyoteknoloji, insanın radyo direncini artırarak derin uzayın enginliğini fethedebilmesini ve diğer gezegenleri kolonileştirebilmesini sağlıyor.

İnsan savunması

Vücudun kendisini DNA hasarından koruma ve onarma yolları vardır. DNA'mız sürekli olarak doğal radyasyona maruz kalmaktadır. aktif formlar Normal hücresel solunum sırasında oluşan oksijen (ROS). 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. Şu anda uluslararası radyasyondan korunma standartları bunu dikkate almamaktadır. 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 aktivasyon mekanizmasına göre çalıştığını göstermektedir. rezerv yetenekleri, stres direncini arttırır. 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 arka plan radyasyonunun yüksek düzeyde olduğu bölgelerde yaşayan veya meslekleri gereği buna maruz kalan kişiler üzerinde genom çapında çalışmalar yapmak mümkündür. Gelecekte kansere ve radyasyona bağlı diğer hastalıklara daha az duyarlı olan insanlar arasındaki genomik farklılıklar izole edilebilecek ve modern yöntemler kullanılarak astronotlara "aşılanacak" genetik mühendisliği genom düzenleme gibi.

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 organizma (tardigradlar gibi) yüksek derecede radyodirenç içerir ve bunun arkasında hangi genlerin ve moleküler mekanizmaların olduğunu bulursak, bunlar gen terapisi kullanılarak insanlara aktarılabilir. Tardigradların %50'sini öldürmek için insanlar için ölümcül 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

Arttıran ilaçlar radyasyondan korunma organizmalara “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 uzay uçuşlarının başlatılmasından kısa bir süre sonra, Sovyet uzay programının önde gelen tasarımcısı Sergei Korolev gelişmeye başladı. iddialı proje Mars'a insanlı uçuş. Onun fikri, uzun uzay yolculuğu sırasında mürettebatı kış uykusuna yatırmaktı. Hazırda bekletme sırasında vücuttaki tüm işlemler yavaşlar. Hayvanlarla yapılan deneyler, bu durumda aşırı faktörlere karşı direncin arttığını göstermektedir: düşük sıcaklıklar, öldürücü dozda radyasyon, aşırı yükler 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 o zamana kadar radyo koruma yöntemleri, insanların uzaydan korkmamasını sağlayacak kadar 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. yüzünden daha büyük kütle Döteryum ile 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 virüse karşı koruma sağlamayacaktır. N-H boşluğu Ve O-H iletişimi DNA bazlarını bir arada tutan. Ayrıca 13 C'nin üretimi şu anda oldukça pahalıdır. Bununla birlikte, üretim maliyetleri azaltılabilirse, karbon değişimi, kozmik radyasyona karşı ilave insan koruması sağlayabilir.

“Katılımcıların radyasyon güvenliği sorunu uzay görevleri tek bir bilim merkezi, hatta bütün bir ülke çerçevesinde çözülemeyen çok karmaşık sorunlar sınıfına aittir. 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

07.12.2016

RAD cihazı, dedektör görevi gören üç silikon katı hal plakasından oluşur. Ek olarak sintilatör olarak kullanılan bir sezyum iyodür kristali vardır. RAD, iniş sırasında zirveye bakacak ve 65 derecelik bir alanı yakalayacak şekilde konumlandırılmıştır.

Aslında geniş bir aralıktaki iyonlaştırıcı radyasyonu ve yüklü parçacıkları tespit eden bir radyasyon teleskopudur.

Emilen radyasyona maruz kalmanın eşdeğer dozu, ISS dozundan 2 kat daha yüksektir.

Mars'a altı aylık bir uçuş, yaklaşık olarak alçak Dünya yörüngesinde geçirilen 1 yıla eşdeğerdir. Seferin toplam süresinin yaklaşık 500 gün olması gerektiği dikkate alındığında beklenti pek iyimser değil.

İnsanlar için biriken 1 Sievert radyasyonu kanser riskini %5 artırır. NASA, astronotlarının kariyerleri boyunca %3'ten fazla risk veya 0,6 Sievert'ten fazla biriktirmemesine izin veriyor.

Astronotların yaşam beklentisi ülkelerinin ortalamasından daha düşüktür. Ölümlerin en az dörtte biri kanserden kaynaklanıyor.

Uçan 112 Rus kozmonottan 28'i artık aramızda değil. Beş kişi öldü: Yuri Gagarin - savaşçıda, Vladimir Komarov, Georgy Dobrovolsky, Vladislav Volkov ve Viktor Patsayev - yörüngeden Dünya'ya dönerken. Vasily Lazarev, düşük kaliteli alkolden zehirlenerek öldü.

Yıldız okyanusunun kalan 22 fatihinden dokuzunun ölüm nedeni onkolojiydi. Anatoly Levchenko (47 yaşında), Yuri Artyukhin (68), Lev Demin (72), Vladimir Vasyutin (50), Gennady Strekalov (64), Gennady Sarafanov (63), Konstantin Feoktistov (83), Vitaly Sevastyanov (75) öldü kanser). Kanserden ölen başka bir astronotun resmi ölüm nedeni açıklanmadı. Dünyanın ötesindeki uçuşlar için en sağlıklı ve güçlü olanlar seçiliyor.

Yani kanserden ölen 22 astronottan dokuzu %40,9'u oluşturuyor. Şimdi bir bütün olarak ülke için benzer istatistiklere bakalım. Geçen yıl 1 milyon 768 bin 500 Rus dünyayı terk etti (Rosstat verileri). Aynı zamanda, dış nedenler(ulaşım acilleri, alkol zehirlenmesi, intiharlar, cinayetler) 173,2 bin kişi öldü. Geriye 1 milyon 595 bin 300 kalıyor. Kaç vatandaşımız onkoloji nedeniyle öldürüldü? Cevap: 265,1 bin kişi. Veya %16,6. Şimdi karşılaştıralım: %40,9 ve %16,6. Sıradan vatandaşların kanserden astronotlara göre 2,5 kat daha az öldüğü ortaya çıktı.

ABD astronot birlikleri hakkında benzer bir bilgi yok. Ancak parçalı veriler bile onkolojinin Amerikalı astronotları da etkilediğini gösteriyor. İşte bu korkunç hastalığın kurbanlarının eksik bir listesi: John Swigert Jr. - kemik iliği kanseri, Donald Slayton - beyin kanseri, Charles Veach - beyin kanseri, David Walker - kanser, Alan Shepard - lösemi, George Lowe - kolon kanseri, Ronald Paris - beyin tümörü beyin

Dünya yörüngesine yapılan bir uçuş sırasında, her mürettebat üyesi, sanki bir röntgen odasında 150-400 kez muayene edilmiş gibi aynı miktarda radyasyon alıyor.

ISS'deki günlük dozun 1 mSv'ye (dünyadaki insanlar için izin verilen yıllık doz) kadar olduğu dikkate alındığında, astronotların yörüngede kalabileceği maksimum süre, tüm kariyer boyunca yaklaşık 600 gün ile sınırlıdır.

Mars'ta, atmosfer ve içindeki toz süspansiyonu nedeniyle radyasyonun uzaydakinden yaklaşık iki kat daha düşük olması gerekir, yani ISS'nin seviyesine karşılık gelir, ancak kesin göstergeler henüz yayınlanmamıştır. Toz fırtınalarının olduğu günlerdeki RAD göstergeleri ilginç olacak - Mars tozunun radyasyon kalkanı olarak ne kadar iyi olduğunu öğreneceğiz.

Artık Dünya'ya yakın yörüngede kalma rekoru 55 yaşındaki Sergei Krikalev'e ait - 803 günü var. Ancak bunları aralıklı olarak topladı - 1988'den 2005'e kadar toplamda 6 uçuş yaptı.

Uzaydaki radyasyon temel olarak iki kaynaktan gelir: Güneş'ten, patlamalar ve koronal püskürmeler sırasında ve süpernova patlamaları veya bizim ve diğer galaksilerdeki diğer yüksek enerjili olaylar sırasında meydana gelen kozmik ışınlardan.

Resimde: Güneş “rüzgârı” ile Dünyanın manyetosferinin etkileşimi.

Kozmik ışınlar gezegenler arası yolculuk sırasında radyasyonun büyük kısmını oluşturur. Günde 1,8 mSv radyasyon payına sahiptirler. Curiosity'nin Güneş'ten biriktirdiği radyasyonun yalnızca yüzde üçü. Bu aynı zamanda uçuşun nispeten sakin bir zamanda gerçekleşmesinden de kaynaklanıyor. Salgınlar toplam dozu artırıyor ve günde 2 mSv'e yaklaşıyor.

Güneş patlamaları sırasında zirveler meydana gelir.

Akım teknik araçlar Enerjisi düşük olan güneş ışınımına karşı daha etkilidir. Örneğin, astronotların güneş patlamaları sırasında saklanabilecekleri koruyucu bir kapsül donatabilirsiniz. Ancak 30 cm'lik alüminyum duvarlar bile yıldızlararası kozmik ışınlardan korumayacaktır. Önde gelenler muhtemelen daha iyi yardımcı olacaktır, ancak bu, geminin kütlesini önemli ölçüde artıracaktır, bu da onu fırlatma ve hızlandırmanın maliyeti anlamına gelir.

Radyasyona karşı koruma sağlamak için ağır kurşun plakalar asarak, Dünya etrafındaki yörüngede gezegenler arası bir uzay aracı monte etmek gerekebilir. Veya uzay aracının ağırlığının daha düşük olacağı montaj için Ay'ı kullanın.

Radyasyona maruz kalmayı en aza indirmenin en etkili yolu, Mars'a gidiş-dönüş uçuş süresini önemli ölçüde azaltacak yeni motor türleri olmalıdır. NASA şu anda güneş enerjisiyle elektrik tahriki ve nükleer termal tahrik üzerinde çalışıyor. Birincisi teorik olarak modern kimyasal motorlardan 20 kat daha hızlı hızlanabilir, ancak düşük itme kuvveti nedeniyle hızlanma çok uzun olacaktır. Böyle bir motora sahip bir cihazın, NASA'nın astronotların daha sonraki ziyareti için yakalayıp ay yörüngesine aktarmak istediği bir asteroiti çekmek için gönderilmesi gerekiyor.

Elektrikli tahrik alanında en umut verici ve cesaret verici gelişmeler VASIMR projesi kapsamında gerçekleştiriliyor. Ancak Mars'a yolculuk için güneş panelleri Yeterli olmayacak; bir reaktöre ihtiyacınız olacak.

Bir nükleer termal motor, modern roket türlerinden yaklaşık üç kat daha yüksek bir spesifik itici güç üretir. Özü basittir: Reaktör, kimyasal roketlerin gerektirdiği bir oksitleyici madde kullanılmadan çalışma gazını (muhtemelen hidrojen) yüksek sıcaklıklara ısıtır. Bu durumda, ısıtma sıcaklığı sınırı yalnızca motorun yapıldığı malzeme tarafından belirlenir.

Ancak bu kadar basitlik aynı zamanda zorluklara da neden olur - itme kuvvetini kontrol etmek çok zordur. NASA bu sorunu çözmeye çalışıyor ancak nükleer enerjili motorların geliştirilmesini bir öncelik olarak görmüyor.

Nükleer reaktörün kullanılması, enerjinin bir kısmının pilotları kozmik radyasyondan ve kendi reaktörünün radyasyonundan ek olarak koruyacak bir elektromanyetik alan oluşturmak için kullanılabilmesi açısından da umut vericidir. Aynı teknoloji, Ay'dan veya asteroitlerden su çıkarmayı karlı hale getirecek, yani uzayın ticari kullanımını daha da teşvik edecektir.

Artık bu teorik akıl yürütmeden başka bir şey olmasa da, böyle bir planın güneş sisteminin yeni bir keşif seviyesinin anahtarı olması mümkündür.

Uzay ve askeri mikro devreler için ek gereksinimler.

Her şeyden önce, güvenilirlik (hem kristalin kendisi hem de kasa), titreşime ve aşırı yüke karşı direnç, nem, sıcaklık aralığı önemli ölçüde daha geniştir, çünkü askeri teçhizat Hem -40C'de hem de 100C'ye ısıtıldığında çalışmalıdır.

Sonra - direnç zarar veren faktörler nükleer patlama- EMR, anlık yüksek dozda gama/nötron radyasyonu. Patlama anında normal çalışma mümkün olmayabilir ancak en azından cihazın geri dönülemez şekilde zarar görmemesi gerekir.

Ve son olarak - eğer mikro devre uzay içinse - toplam radyasyon dozu yavaşça arttıkça parametrelerin stabilitesi ve ağır yüklü kozmik radyasyon parçacıklarıyla karşılaşma sonrasında hayatta kalma.

Radyasyon mikro devreleri nasıl etkiler?

Kozmik radyasyonun “parçacık parçaları”nda %90'ı protonlardan (yani hidrojen iyonları), %7'si helyum çekirdeğinden (alfa parçacıkları), ~%1'i daha ağır atomlardan ve ~%1'i elektronlardan oluşur. Yıldızlar (Güneş dahil), galaktik çekirdekler, Samanyolu- her şeyi yalnızca görünür ışıkla değil, aynı zamanda x-ışını ve gama radyasyonuyla da bolca aydınlatın. Güneş patlamaları sırasında güneşten gelen radyasyon 1000-1000000 kat artar ve bu ciddi bir sorun olabilir (hem gelecekteki insanlar hem de dünyanın manyetosferi dışındaki mevcut uzay araçları için).

Açık bir nedenden dolayı kozmik radyasyonda nötron yoktur; serbest nötronların yarı ömrü 611 saniyedir ve protonlara dönüşürler. Çok gerekli olmadıkça güneşten bile bir nötron ulaşamaz. göreceli hız. Dünyadan az sayıda nötron geliyor ama bunlar önemsiz şeyler.

Dünya çevresinde 2 kuşak yüklü parçacık vardır; bunlara radyasyon denir: protonlardan ~4000 km yükseklikte ve elektronlardan ~17000 km yükseklikte. Oradaki parçacıklar, dünyanın manyetik alanı tarafından yakalanan kapalı yörüngelerde hareket ediyor. Ayrıca, iç radyasyon kuşağının 200 km yüksekliğe kadar dünyaya yaklaştığı Brezilya manyetik anomalisi de var.

Elektronlar, gama ve x-ışını radyasyonu.

Gama ve X-ışını radyasyonu (elektronların cihazın gövdesi ile çarpışması nedeniyle elde edilen ikincil radyasyon dahil) mikro devreden geçtiğinde, transistörlerin kapı dielektriklerinde ve buna göre parametrelerinde yavaş yavaş bir yük birikmeye başlar. transistörler yavaş yavaş değişmeye başlar - transistörlerin eşik voltajı ve kaçak akım. Sıradan bir sivil dijital mikro devre 5000 rad sonra normal çalışmayı bırakabilir (ancak bir kişi 500-1000 rad sonra çalışmayı bırakabilir).

Ayrıca gama ve x-ışını radyasyonu çipin içindeki tüm pn bağlantı noktalarının küçük gibi davranmasına neden oluyor" güneş panelleri“- ve uzayda radyasyon genellikle mikro devrenin çalışmasını büyük ölçüde etkilemek için yetersizse, nükleer bir patlama sırasında gama ve x-ışını radyasyonunun akışı, fotoelektrik etki nedeniyle mikro devrenin çalışmasını bozmak için zaten yeterli olabilir.

300-500 km'lik alçak bir yörüngede (insanların uçtuğu yerde), yıllık doz 100 rad veya daha az olabilir, bu nedenle 10 yıl boyunca bile biriken doz sivil mikro devreler tarafından tolere edilecektir. Ancak 1000 km'nin üzerindeki yüksek yörüngelerde yıllık doz 10.000-20.000 rad olabilir ve geleneksel mikro devreler bundan kazanç sağlayacaktır. öldürücü doz birkaç ay içinde.

Ağır yüklü parçacıklar (HCP) – protonlar, alfa parçacıkları ve yüksek enerjili iyonlar

Bu, uzay elektroniğindeki en büyük sorundur - yüksek enerjili şarj cihazları o kadar yüksek enerjiye sahiptir ki, mikro devreyi (uydu gövdesiyle birlikte) "delirler" ve arkalarında bir yük "izi" bırakırlar. En iyi ihtimalle bu bir yazılım hatasına yol açabilir (0, 1 olur veya tam tersi - tek olaylı bozulma, SEU), en kötü ihtimalle tristör mandallamasına (tek olaylı mandallama, SEL) yol açabilir. Mandallı bir çipte güç kaynağı toprağa kısa devre yapar, akım çok büyük olabilir ve mikro devrenin yanmasına neden olabilir. Gücü kapatmayı ve yanmadan önce bağlamayı başarırsanız, her şey her zamanki gibi çalışacaktır.

Belki de Phobos-Grunt'ta olan tam olarak budur - resmi versiyona göre, radyasyona dayanıklı olmayan ithal bellek yongaları ikinci yörüngede zaten başarısız oldu ve bu yalnızca yüksek voltajlı radyasyon nedeniyle mümkün (biriken toplam Alçak yörüngede yüksek dozda radyasyon olsa bile sivil bir çip uzun süre çalışabilirdi).

Güvenilirliği artırmak için her türlü yazılım hilesiyle uzayda geleneksel yer tabanlı çiplerin kullanımını sınırlayan şey mandallamadır.

Bir uzay aracını kurşunla korursanız ne olur?

3*1020 eV enerjiye sahip parçacıklar bazen galaktik kozmik ışınlarla bize ulaşırlar. 300.000.000 TeV. İnsanın anlayabileceği birimlerle bu yaklaşık 50J'dir, yani. Bir temel parçacıktaki enerji, küçük kalibreli bir spor tabancadan çıkan mermininkine benzer.

Böyle bir parçacık, örneğin bir radyasyon kalkanı kurşun atomuyla çarpıştığında, onu basitçe parçalara ayırır. Parçalar aynı zamanda devasa bir enerjiye sahip olacak ve yollarına çıkan her şeyi parçalayacak. Sonuçta koruma ne kadar kalın olursa ağır elementler- daha fazla parça ve ikincil radyasyon alacağız. Kurşun, Dünya'nın nükleer reaktörlerinin nispeten hafif radyasyonunu yalnızca büyük ölçüde zayıflatabilir.

Yüksek enerjili gama radyasyonu da benzer bir etkiye sahiptir; aynı zamanda fotonükleer reaksiyon nedeniyle ağır atomları parçalara ayırabilir.

Gerçekleşen süreçler örnek olarak bir X-ışını tüpü kullanılarak düşünülebilir.

Katottan gelen elektronlar ağır metal anoda doğru uçar ve onunla çarpıştıklarında bremsstrahlung nedeniyle X-ışınları üretilir.

Kozmik radyasyondan gelen bir elektron gemimize ulaştığında, radyasyon korumamız, hassas mikro devrelerimizin ve çok daha hassas canlı organizmalarımızın yanında doğal bir X-ışını tüpüne dönüşecektir.

Tüm bu problemlerden dolayı, yeryüzünde olduğu gibi ağır elementlerden yapılan radyasyondan korunma, uzayda kullanılmamaktadır. Korumayı kullan çoğunlukla alüminyum, hidrojenden (çeşitli polietilenlerden vb.) oluşur, çünkü yalnızca parçalara ayrılabilir atom altı parçacıklar- ve bu çok daha zordur ve bu tür bir koruma daha az ikincil radyasyon üretir.

Ancak her durumda, yüksek enerjili parçacıklardan koruma yoktur, ayrıca koruma ne kadar fazla olursa, yüksek enerjili parçacıklardan kaynaklanan ikincil radyasyon o kadar fazla olur, optimum kalınlık yaklaşık 2-3 mm alüminyumdur. En zor şey, hidrojen koruması ve biraz daha ağır elementlerin (Graded-Z olarak adlandırılan) birleşimidir - ancak bu, saf "hidrojen" korumasından çok daha iyi değildir. Genel olarak kozmik radyasyon yaklaşık 10 kat zayıflatılabilir ve hepsi bu.

Dünya üzerinde ortaya çıktıklarından beri tüm organizmalar sürekli radyasyona maruz kalarak var olmuş, gelişmiş ve evrimleşmiştir. Radyasyon rüzgar, gelgit, yağmur vb. ile aynı doğal olaydır.

Doğal arka plan radyasyonu(ERF), 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 Güneş Sisteminin elementel bileşimini etkileyen bir faktördü. Herhangi bir organizma, belirli bir alanın radyasyon arka plan karakteristiğine maruz kalır. 1940'lara kadar buna iki faktör neden oldu: radyonüklitlerin bozunması doğal köken hem belirli bir organizmanın yaşam alanında, hem de organizmanın kendisinde ve kozmik ışınlarla bulunur.

Doğal (doğal) radyasyonun kaynakları uzay ve uzayda bulunan doğal radyonüklidlerdir. doğal form ve biyosferin tüm nesnelerindeki konsantrasyonlar: toprak, su, hava, mineraller, canlı organizmalar vb. Çevremizdeki nesnelerden herhangi biri ve biz de kelimenin tam anlamıyla radyoaktifiz.

Nüfusa verilen ana radyasyon dozu küre Doğal radyasyon kaynaklarından alır. Çoğu öyledir ki, onlardan gelen radyasyona maruz kalmaktan kaçınmak kesinlikle imkansızdır. Dünya tarihi boyunca, uzaydan dünya yüzeyine farklı türde radyasyon 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. Dünyevi kaynaklar radyasyon, bir kişinin maruz kaldığı radyasyonun çoğundan birlikte 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 Kömür, petrol, gaz ve diğer fosil yakıtların yakılması ve test edilmesi 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 koşullarda koşulların sağlandığını göstermektedir. optimal koşullar insanların, hayvanların ve bitkilerin yaşamı için. Bu nedenle iyonlaştırıcı radyasyonun neden olduğu tehlikeleri değerlendirirken çeşitli kaynaklardan maruz kalmanın niteliğini ve seviyelerini bilmek kritik öneme sahiptir.

Radyonüklidler, herhangi bir atom gibi, doğada belirli bileşikler oluşturduğundan ve bunların 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 aldığı ortalama etkili doz doğal kaynaklar yıllık 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 radyasyon) ortalama 0,09 μSv/saattir. Bu yaklaşık 10 µR/saat'e karşılık gelir.

Kozmik radyasyon Dünya'ya düşen iyonlaştırıcı parçacıkların akışıdır uzay. 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) parçacık radyasyonu Güneş.

Dünyanın manyetik alanı tarafından yakalanan yüklü parçacıkların radyasyonu - 1,2-8 mesafede dünya yarıçapı sözde bulunan radyasyon kemerleri 1-500 MeV (çoğunlukla 50 MeV) enerjili protonlar, yaklaşık 0.1-0.4 MeV enerjili elektronlar ve az miktarda alfa parçacığı içerir.

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 ilksel parçacık, milyonlarca parçacık üreten ardışık on nesil reaksiyondan oluşan bir yağmur oluşturabilir.

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

Kozmik ışınların etkisi altında atmosferde ve kısmen de litosferde meydana gelen nükleer reaksiyonlar sonucunda, radyoaktif çekirdekler. 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, aşağıdakilerden oluşur: elektromanyetik radyasyon X-ışını aralığına kadar protonlar ve alfa parçacıkları;

Listelenen radyasyon türleri birincildir; atmosferin üst katmanlarıyla etkileşim nedeniyle yaklaşık 20 km yükseklikte neredeyse tamamen kaybolurlar. 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 aktivitesi,

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 radyasyon kaynakları, Dünya'nın biyosferinde bulunan 60'tan fazla doğal radyonükliddir. Doğal radyoaktif elementler, Dünya'nın tüm kabuklarında ve çekirdeğinde nispeten küçük miktarlarda bulunur. Özel önem insanlar için biyosferin radyoaktif elementleri vardır, yani. Dünya kabuğunun (lito, hidro ve atmosfer) mikroorganizmaların, bitkilerin, hayvanların ve insanların bulunduğu kısmı.

Milyarlarca yıl boyunca gitti sürekli süreç radyoaktif bozunma Kararsız atom çekirdeği. Bunun sonucunda Dünya'nın madde ve kayalarının toplam radyoaktivitesi giderek azaldı. Nispeten kısa ömürlü izotoplar tamamen bozundu. Yarı ömürleri milyarlarca yıl olarak ölçülen temel elementlerin yanı sıra, radyoaktif bozunmanın nispeten kısa ömürlü ikincil ürünleri de korunmuş olup, ardışık dönüşüm zincirleri (aileler) oluşmuştur. radyoaktif elementler. Yerkabuğunda doğal radyonüklidler az çok eşit biçimde 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 yer kabuğunda 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, uranyum cevherlerinde ihmal edilebilir miktarlarda bulunmuştur. 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. metreküp cinsinden deniz suyu Yaklaşık 1,5 mg uranyum içerir. 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 radyonüklid 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 serideki tüm radyonüklidler, 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, bitkilerde ve canlı organizmalarda önemli miktarlarda bulunur ve insanlara verilen toplam iç radyasyon dozuna önemli 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. Potasyum-argon belirleme yöntemi, potasyum-40'ın bu özelliğine dayanmaktadır. mutlak yaş kayalar ve mineraller.

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 gelişiyle atom silahları ve nükleer teknolojiye göre 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/yıldır. Yani, çok eski zamanlardan beri milyonlarca insan, istatistiksel ortalamanın birkaç kat üzerinde 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 doğal radyasyon seviyesinin istatistiksel ortalamayı yalnızca birkaç kez değil, hatta onlarca kez aştığı birkaç yere de işaret edebiliriz (tablo); on binlerce, yüzbinlerce insan bu etkiye maruz kalıyor. Ve bu aynı zamanda normdur, bu onların sağlığını da hiçbir şekilde etkilemez. Ayrıca, artan arka plan radyasyonuna sahip birçok alan, kitle turizmi yerleri (deniz kıyıları) ve tanınan tatil yerleri (Kafkasya) olmuştur. Mineralnye Vody, Karlovy Vary, vb.).