Radiația și spațiul: ce trebuie să știi? Secrete ("radiații" pe care le ascunde spațiul cosmic). Fundal de radiații naturale

Orbita Stației Spațiale Internaționale a fost ridicată de mai multe ori, iar acum înălțimea sa este de peste 400 km. Acest lucru a fost făcut pentru a îndepărta laboratorul de zbor de straturile dense ale atmosferei, unde moleculele de gaz încă încetinesc vizibil zborul și stația pierde altitudine. Pentru a nu corecta orbita prea des, ar fi bine să ridicați și mai sus stația, dar acest lucru nu se poate face. La aproximativ 500 km de Pământ, începe centura inferioară de radiații (protoni). Un zbor lung în interiorul oricăreia dintre centurile de radiații (și există două dintre ele) va fi dezastruos pentru echipaje.

Cosmonaut-lichidator

Cu toate acestea, nu se poate spune că la altitudinea la care ISS zboară în prezent, nu există nicio problemă de siguranță la radiații. În primul rând, în regiunea Atlanticului de Sud există așa-numita anomalie magnetică braziliană sau Atlantică de Sud. Aici, câmpul magnetic al Pământului pare să scadă și, odată cu el, centura inferioară de radiații se dovedește a fi mai aproape de suprafață. Și ISS încă îl atinge, zburând în această zonă.

În al doilea rând, o persoană din spațiu este amenințată de radiația galactică - un flux de particule încărcate care se repetă din toate direcțiile și cu viteză mare, generate de exploziile de supernove sau de activitatea pulsarilor, quasarurilor și a altor corpuri stelare anormale. Unele dintre aceste particule sunt întârziate de câmpul magnetic al Pământului (care este unul dintre factorii de formare a centurilor de radiații), cealaltă parte pierde energie la o coliziune cu moleculele de gaz din atmosferă. Ceva ajunge la suprafața Pământului, astfel încât un mic fond radioactiv este prezent pe planeta noastră absolut peste tot. În medie, o persoană care trăiește pe Pământ și care nu se confruntă cu sursele de radiații primește o doză de 1 milisievert (mSv) anual. Un astronaut de pe ISS câștigă 0,5-0,7 mSv. Zilnic!

Centurile de radiații ale Pământului sunt zone ale magnetosferei în care se acumulează particule încărcate cu energie înaltă. Centura interioară este formată în principal din protoni, în timp ce centura exterioară este formată din electroni. În 2012, o altă centură a fost descoperită de satelitul NASA, care se află între cele două cunoscute.

„Se poate face o comparație interesantă”, spune Vyacheslav Shurshakov, șeful departamentului de siguranță a radiațiilor cosmonauților de la Institutul de Probleme Biomedicale al Academiei Ruse de Științe, candidat la Științe Fizice și Matematice. - Doza anuală admisă pentru un angajat al centralei nucleare este de 20 mSv - de 20 de ori mai mult decât o primește o persoană obișnuită. Pentru cei care răspund la urgențe, aceste persoane special instruite, doza maximă anuală este de 200 mSv. Aceasta este deja de 200 de ori mai mare decât doza obișnuită și... aproape aceeași pe care o primește un astronaut care a lucrat timp de un an pe ISS.

În prezent, medicina a stabilit limita maximă de doză, care pe parcursul vieții unei persoane nu poate fi depășită pentru a evita probleme grave de sănătate. Acesta este 1000 mSv sau 1 Sv. Astfel, chiar și un angajat al unei centrale nucleare cu standardele sale poate lucra în liniște timp de cincizeci de ani fără să-și facă griji pentru nimic. Astronautul își va epuiza limita în doar cinci ani. Dar chiar și după ce a zburat timp de patru ani și a câștigat 800 mSv legal, este puțin probabil să fie permis pe un nou zbor cu o durată de un an, deoarece va exista amenințarea de a depăși limita.

„Un alt factor în pericolul de radiații în spațiu”, explică Vyacheslav Shurshakov, „este activitatea Soarelui, în special așa-numitele emisii de protoni. La momentul lansării, un astronaut de pe ISS poate primi încă 30 mSv într-un timp scurt. Este bine că evenimentele cu protoni solari apar rar - de 1-2 ori pe ciclu de 11 ani de activitate solară. Este rău că aceste procese apar stocastic, aleatoriu și sunt greu de prezis. Nu-mi amintesc că am fi fost avertizați în prealabil de știința noastră cu privire la explozia viitoare. De obicei lucrurile stau altfel. Dozimetrele de pe ISS arată brusc o creștere a fundalului, sunăm specialiști solari și primim confirmare: da, există activitate anormală a stelei noastre. Tocmai din cauza unor astfel de evenimente bruște de protoni solari nu știm niciodată exact ce doză va aduce cu el un astronaut dintr-un zbor.

Particule care te înnebunesc

Problemele de radiații pentru echipajele care merg pe Marte vor începe chiar și pe Pământ. O navă care cântărește 100 de tone sau mai mult va trebui să fie accelerată pe orbită apropiată de Pământ pentru o lungă perioadă de timp, iar o parte din această traiectorie va trece în interiorul centurilor de radiații. Nu mai sunt ore, ci zile și săptămâni. Mai departe - trecând dincolo de magnetosferă și radiația galactică în forma sa originală, o mulțime de particule grele încărcate, al căror impact sub „umbrela” câmpului magnetic al Pământului este puțin simțit.

„Problema este”, spune Vyacheslav Shurshakov, „că influența particulelor asupra organelor critice ale corpului uman (de exemplu, sistemul nervos) este puțin studiată astăzi. Poate că radiațiile vor provoca pierderi de memorie la un astronaut, vor provoca reacții comportamentale anormale, agresivitate. Și este foarte probabil ca aceste efecte să nu fie specifice dozei. Până nu s-au acumulat suficiente date despre existența organismelor vii în afara câmpului magnetic al Pământului, este foarte riscant să pleci în expediții spațiale pe termen lung.

Când experții în radioprotecția sugerează că proiectanții de nave spațiale întăresc biosecuritatea, ei răspund cu o întrebare aparent destul de rațională: „Care este problema? A murit vreunul dintre astronauți din cauza radiațiilor? Din păcate, dozele de radiații primite la bord nici măcar navele viitoare, ci ISS-ul familiar nou, deși se încadrează în standarde, nu sunt deloc inofensive. Din anumite motive, cosmonauții sovietici nu s-au plâns niciodată de vederea lor - aparent, le era frică pentru cariera lor, dar datele americane arată în mod clar că radiațiile cosmice cresc riscul de cataracte, întunecarea cristalinului. Studiile asupra sângelui astronauților demonstrează o creștere a aberațiilor cromozomiale în limfocite după fiecare zbor în spațiu, ceea ce este considerat un marker tumoral în medicină. În general, s-a ajuns la concluzia că primirea unei doze permise de 1 Sv pe parcursul vieții scurtează viața în medie cu trei ani.

Riscuri lunare

Unul dintre argumentele „puternice” ale susținătorilor „conspirației lunare” este afirmația că trecerea centurilor de radiații și a fi pe Lună, unde nu există câmp magnetic, ar provoca moartea inevitabilă a astronauților din cauza bolii radiațiilor. Astronauții americani au trebuit să traverseze cu adevărat centurile de radiații ale Pământului - protoni și electroni. Dar acest lucru s-a întâmplat în doar câteva ore, iar dozele primite de echipajele Apollo în timpul misiunilor s-au dovedit a fi semnificative, dar comparabile cu cele primite de vechii ISS. „Desigur, americanii au fost norocoși”, spune Vyacheslav Shurshakov, „la urma urmei, nu a avut loc niciun eveniment de proton solar în timpul zborurilor lor. Dacă s-ar întâmpla acest lucru, astronauții ar primi doze subletale - nu mai 30 mSv, ci 3 Sv.

Udați-vă prosoapele!

„Noi, experții în domeniul siguranței radiațiilor”, spune Vyacheslav Shurshakov, „insistăm ca protecția echipajelor să fie consolidată. De exemplu, pe ISS, cele mai vulnerabile sunt cabinele cosmonauților, unde se odihnesc. Nu există o masă suplimentară acolo și doar un perete metalic de câțiva milimetri grosime separă o persoană de spațiul cosmic. Dacă aducem această barieră la echivalentul de apă acceptat în radiologie, acesta este doar 1 cm de apă. Spre comparație: atmosfera pământului, sub care ne adăpostim de radiații, echivalează cu 10 m de apă. Recent, ne-am propus să protejăm cabinele astronauților cu un strat suplimentar de prosoape și șervețele îmbibate cu apă, care ar reduce foarte mult efectul radiațiilor. Sunt dezvoltate medicamente pentru a proteja împotriva radiațiilor - cu toate acestea, ele nu sunt încă utilizate pe ISS. Poate că în viitor, folosind metodele medicinei și ingineriei genetice, vom putea îmbunătăți corpul uman în așa fel încât organele sale critice să fie mai rezistente la factorii de radiație. Dar, în orice caz, fără o atenție deosebită a științei față de această problemă, zborurile în spațiu adânc pot fi uitate.”

Filosoful rus N.F. Fedorov (1828 - 1903) a declarat pentru prima dată că înaintea oamenilor se află calea spre explorarea întregului spațiu cosmic ca o cale strategică pentru dezvoltarea omenirii. El a atras atenția asupra faptului că doar o astfel de regiune nemărginită este capabilă să atragă la sine toată energia spirituală, toate forțele omenirii, care sunt irosite pe frecări reciproce sau cheltuite pe fleacuri. ... Ideea sa de a reorienta potențialul industrial și științific al complexului militar-industrial către explorarea și explorarea spațiului cosmic, inclusiv a spațiului îndepărtat, este capabilă să reducă radical pericolul militar din lume. Pentru ca acest lucru să se întâmple în practică, trebuie să se întâmple mai întâi în mintea oamenilor care iau decizii globale în primul rând. ...

Pe calea explorării spațiului apar diverse dificultăți. Problema radiațiilor se presupune că vine în prim-plan ca principalul obstacol, iată o listă de publicații despre aceasta:

29.01.2004, ziarul „Trud”, „Iradierea în orbită”;
("Și iată statisticile triste. Din cei 98 de cosmonauți zburători ai noștri, optsprezece nu mai sunt în viață, adică la fiecare cincime. Dintre aceștia, patru au murit la întoarcerea pe Pământ, Gagarin - într-un accident de avion. Patru au murit de cancer (Anatoli Levcenko avea 47 de ani, Vladimir Vasiutin 50...).")

2. Pe parcursul celor 254 de zile de zbor către Marte de către roverul Curiosity, doza de radiații a fost mai mare de 1 Sv, adică. mai mult de 4 mSv/zi în medie.

3. Când astronauții zboară în jurul Pământului, doza de radiație este de la 0,3 la 0,8 mSv / zi ()

4. De la descoperirea radiațiilor, studiul științific al acesteia și dezvoltarea practică în masă de către industrie, s-a acumulat o cantitate imensă, inclusiv efectul radiațiilor asupra corpului uman.
Pentru a lega boala unui astronaut cu impactul radiațiilor spațiale, este necesar să se compare incidența astronauților care au zburat în spațiu cu incidența astronauților din grupul de control care nu au fost în spațiu.

5. Enciclopedia internet spațială www.astronaut.ru conține toate informațiile despre cosmonauți, astronauți și taikonauți care au zburat în spațiu, precum și candidați selectați pentru zboruri, dar care nu au zburat în spațiu.
Folosind aceste date, am întocmit un tabel rezumativ pentru URSS/Rusia cu raiduri personale, date de naștere și deces, cauze de deces etc.
Datele rezumate sunt prezentate în tabel:

	În bază spaţiu enciclopedii, Uman	Trăi, Uman	Decedat din toate motivele Uman	Decedat de la cancer Uman
A zburat în spațiu	116 , dintre ei 28 - cu o durată de zbor de până la 15 zile, 45 - cu un timp de zbor de la 16 la 200 de zile, 43 - cu un timp de zbor de la 201 la 802 zile	87 (varsta medie - 61 ani) dintre ei 61 retras	29 (25%) vârsta medie - 61 de ani	7 (6%), dintre ei 3 - cu o atingere de 1-2 zile, 3 - cu un timp de zbor de 16-81 de zile 1 - cu o durată de zbor de 269 de zile
Nu a zburat în spațiu	158	101 (varsta medie - 63 ani) dintre ei 88 retras	57 (36%) vârsta medie - 59 de ani	11 (7%)

Diferențe semnificative și clare între un grup de oameni care au zburat în spațiu și grupul de control nu a fost găsit.
Dintre cele 116 persoane din URSS/Rusia care au zburat în spațiu cel puțin o dată, 67 de persoane au un timp individual de zbor spațial de peste 100 de zile (maximum 803 zile), 3 dintre ei au murit la 64, 68 și 69 de ani. Unul dintre cei decedați avea cancer. Restul sunt în viață din noiembrie 2013, inclusiv 20 de cosmonauți cu zboruri maxime (de la 382 la 802 zile) cu doze (210 - 440 mSv) cu o medie zilnică de 0,55 mSv. Acest lucru confirmă siguranța radiațiilor a zborurilor spațiale pe termen lung.

6. Există și multe alte date despre sănătatea persoanelor care au primit doze crescute de expunere la radiații în anii creării industriei nucleare în URSS. Deci, „la Asociația de Producție Mayak: „În 1950-1952. rata dozei de gamma externă (radiația în apropierea aparatelor tehnologice a ajuns la 15-180 mR/h. Dozele anuale de expunere externă la 600 de lucrători observați ai centralei au fost de 1,4-1,9 Sv/an. În unele cazuri, dozele anuale maxime de expunere externă a ajuns la 7-8 Sv/an...
Din cei 2300 de muncitori care au avut boala cronica de radiatii, dupa 40-50 de ani de observatie, 1200 de oameni raman in viata cu o doza totala medie de 2,6 Gy la o varsta medie de 75 de ani. Și din 1100 de decese (doza medie 3,1 Gy), în structura cauzelor de deces, se remarcă o creștere a proporției de tumori maligne, dar lor varsta medie se ridica la 65 de ani.
„Probleme legate de moștenirea nucleară și modalități de a le rezolva”. - Sub redacția generală a E.V. Evstratova, A.M. Agapova, N.P. Laverova, L.A. Bolșova, I.I. Linge. - 2012 - 356 p. - T1. (Descarca)

7. „...studii ample care au acoperit aproximativ 100.000 de oameni care au supraviețuit bombardamentelor atomice de la Hiroshima și Nagasaki din 1945 au arătat că până acum cancerul este singura cauză a creșterii mortalității în acest grup de populație.
„Totuși, în același timp, dezvoltarea cancerului sub influența radiațiilor nu este specifică; poate fi cauzată și de alți factori naturali sau antropici (fumatul, poluarea aerului, apei, produse cu substanțe chimice etc.) . Radiațiile nu fac decât să mărească riscul care există fără ele. De exemplu, medicii ruși cred că contribuția malnutriției la dezvoltarea cancerului este de 35%, iar fumatul - 31%. Iar contribuția radiațiilor, chiar și la expunere gravă, nu este mai mare de 10%.


(sursa „Lichidatori. Consecințele radiologice ale Cernobîlului”, V. Ivanov, Moscova, 2010 (descărcare)

8. „În medicina modernă, radioterapia este una dintre cele trei metode cheie de tratament al cancerului (celelalte două sunt chimioterapia și chirurgia tradițională). În același timp, dacă pornim de la severitatea efectelor secundare, radioterapia este mult mai ușor de tolerat. În cazuri deosebit de severe, pacienții pot primi o doză totală foarte mare - până la 6 gri (în ciuda faptului că o doză de ordinul a 7-8 gri este fatală!). Dar chiar și cu o doză atât de mare, atunci când pacientul își revine, el revine adesea la o viață plină de persoană sănătoasă - chiar și copiii născuți din foști pacienți ai clinicilor de radioterapie nu prezintă semne de anomalii genetice congenitale asociate cu radiațiile.
Dacă luați în considerare și cântăriți cu atenție faptele, atunci un astfel de fenomen precum radiofobia - o frică irațională de radiații și tot ceea ce este legat de aceasta - devine complet ilogic. Într-adevăr: oamenii cred că ceva groaznic s-a întâmplat atunci când afișajul dozimetrului arată cel puțin un exces de două ori față de fondul natural - și, în același timp, sunt bucuroși să meargă să-și îmbunătățească sănătatea la surse de radon, unde fundalul poate fi depășit zece sau de mai multe ori. Dozele mari de radiații ionizante vindecă pacienții cu boli fatale - și, în același timp, o persoană care a căzut accidental în câmpul de radiații atribuie fără ambiguitate deteriorarea sănătății sale (dacă o astfel de deteriorare a avut loc) acțiunii radiațiilor. („Radiațiile în medicină”, Yu.S. Koryakovsky, A.A. Akatov, Moscova, 2009)
Statisticile mortalității arată că fiecare al treilea locuitor al Europei moare din cauza diferitelor tipuri de cancer.
Una dintre principalele metode de tratare a tumorilor maligne este radioterapia, care este necesară pentru aproximativ 70% dintre pacienții cu cancer, în timp ce în Rusia doar aproximativ 25% dintre cei care au nevoie de ea o primesc. ()

Pe baza tuturor datelor acumulate, putem spune cu siguranță că problema radiațiilor în explorarea spațiului este foarte exagerată și drumul către explorarea spațiului este deschis pentru omenire.

P.S. Articolul a fost publicat în jurnalul profesional „Atomic Strategy”, iar înainte, pe site-ul revistei, a fost evaluat de o serie de experți. Iată cel mai informativ comentariu primit acolo: " Ce este radiația cosmică. Această radiație este solară + galactică. Soarele este de multe ori mai intens decât Galacticul, mai ales în timpul activității solare. Acesta este ceea ce determină doza principală. Componenta și compoziția sa energetică sunt protoni (90%), iar restul este mai puțin semnificativ (electric, gamma, ...). Energia fracției principale de protoni este de la keV la 80-90 MeV. (Există și o coadă de mare energie, dar acestea sunt fracțiuni de procent.) Intervalul unui proton de 80 MeV este de ~7 (g/cm^2) sau aproximativ 2,5 cm de aluminiu. Acestea. într-un perete de navă spațială de 2,5–3 cm grosime, acestea sunt complet absorbite. Deși protonii generează neutroni în reacțiile nucleare pe aluminiu, eficiența de generare este scăzută. Astfel, rata dozei din spatele carenei navei este destul de mare (deoarece factorul de conversie flux-doză pentru protonii energiilor indicate este foarte mare). Și în interior nivelul este destul de acceptabil, deși mai ridicat decât pe Pământ. Un cititor atent și meticulos va întreba imediat sarcastic - Dar în avion. La urma urmei, rata dozei acolo este mult mai mare decât pe Pământ. Răspunsul este corect. Explicația este simplă. Protonii și nucleele solare și galactice de înaltă energie interacționează cu nucleele atmosferei (reacții de producție multiplă de hadroni), provoacă o cascadă de hadroni (averse). Prin urmare, distribuția de altitudine a densității de flux a particulelor ionizante din atmosferă are un maxim. Același lucru este valabil și pentru dușul de electroni-fotoni. Hadron și e-g dusuri se dezvolta si se stinge in atmosfera. Grosimea atmosferei este de ~80-100 g/cm^2 (echivalent cu 200 cm de beton sau 50 cm de fier.) Și nu există suficientă substanță în piele pentru a forma un duș bun. De aici apare paradoxul - cu cât este mai mare grosimea protecției navei, cu atât este mai mare rata dozei în interior. Prin urmare, protecția subțire este mai bună decât cea groasă. Dar! Este necesară o protecție de 2-3 cm (slăbește doza de la protoni cu un ordin de mărime). Acum pentru numere. Pe Marte, dozimetrul Curiosity a câștigat aproximativ 1 Sv în aproape un an. Motivul pentru doza suficient de mare este că dozimetrul nu avea un ecran de protecție subțire, lucru menționat mai sus. Dar totuși, 1 Sv este prea mult sau prea puțin? Este mortal? Câțiva dintre prietenii mei lichidatori au obținut aproximativ 100 R fiecare (desigur, în ceea ce privește gama și în ceea ce privește hadronii - undeva în jur de 1 Sv). Ei se simt mai bine decât noi. Nu este dezactivat. Abordarea oficială documente de reglementare. - Cu permisiunea organelor teritoriale de supraveghere sanitară de stat, se poate primi o doză planificată de 0,2 Sv pe an. (Adică comparabil cu 1 Sv). Iar nivelul prognozat de expunere la care este necesară intervenția urgentă este de 1 Gy pentru întregul corp (aceasta este doza absorbită, aproximativ egală cu 1 Sv în doză echivalentă.) Și pentru plămâni - 6 Gy. Acestea. pentru cei care au primit o doză pentru tot corpul mai mică de 1 Sv și nu este necesară nicio intervenție. Deci, nu este chiar atât de înfricoșător. Dar este mai bine, desigur, să nu primești astfel de doze. "

Instituția Regională de Învățământ de Stat Tambov

Școală cuprinzătoare– internat cu pregătire inițială de zbor

numită după M. M. Raskova

Eseu

„Radiația cosmică”

Finalizat: elev al plutonului 103

Krasnoslobodtsev Alexey

Șef: Pelivan V.S.

Tambov 2008

1. Introducere.

2. Ce este radiația cosmică.

3. Cum se produce radiația cosmică.

4. Impactul radiațiilor cosmice asupra oamenilor și mediu inconjurator.

5. Mijloace de protecție împotriva radiațiilor cosmice.

6. Formarea Universului.

7. Concluzie.

8. Bibliografie.

1. INTRODUCERE

Omul nu va rămâne pentru totdeauna pe pământ,

dar în căutarea luminii și a spațiului,

mai întâi pătrunde timid dincolo

atmosferă și apoi cuceri totul

spațiul înconjurător.

K. Ciolkovski

Secolul 21 este secolul nanotehnologiilor și al vitezelor gigantice. Viața noastră curge neîncetat și inevitabil și fiecare dintre noi se străduiește să țină pasul cu vremurile. Probleme, probleme, căutarea soluțiilor, un flux imens de informații din toate părțile... Cum să faci față tuturor acestor lucruri, cum să-ți găsești locul în viață?

Să ne oprim și să ne gândim...

Psihologii spun că o persoană poate privi la nesfârșit trei lucruri: focul, apa și cerul înstelat. Într-adevăr, cerul l-a atras mereu pe om. Este uimitor de frumos la răsărit și la apus, pare să fie infinit de albastru și adânc în timpul zilei. Și, privind norii fără greutate care trec, urmărind zborurile păsărilor, vreau să mă despart de agitația cotidiană, să mă ridic în cer și să simt libertatea zborului. Și cerul înstelat într-o noapte întunecată... cât de misterios și inexplicabil de frumos este! Și cum vrei să ridici vălul misterului. În astfel de momente, te simți ca o mică particule dintr-un spațiu imens, înspăimântător și totuși irezistibil de ademenitor, care se numește Univers.

Ce este Universul? Cum a apărut? Ce ascunde în sine, ce ne-a pregătit: „rațiunea universală” și răspunsuri la numeroase întrebări sau moartea omenirii?

Întrebările apar într-un flux nesfârșit.

Spațiu... Pentru persoana normala pare a fi inaccesibil. Dar, cu toate acestea, impactul său asupra unei persoane este constant. În general, spațiul cosmic a oferit condițiile de pe Pământ care au dus la nașterea unei vieți cunoscute nouă și, prin urmare, la apariția omului însuși. Influența spațiului se simte în mare măsură și acum. „Particulele universului” ajung la noi prin stratul protector al atmosferei și afectează bunăstarea unei persoane, sănătatea sa și procesele care au loc în corpul său. Acest lucru este pentru noi, cei care trăim pe pământ, și ce putem spune despre cei care explorează spațiul cosmic.

M-a interesat următoarea întrebare: ce este radiația cosmică și care este efectul acesteia asupra oamenilor?

Învăț la un internat cu pregătire inițială de zbor. La noi vin băieți care visează să cucerească cerul. Și au făcut deja primul pas către realizarea visului lor, părăsind pereții casei lor și hotărând să vină la această școală, unde studiază elementele de bază ale zborului, proiectarea aeronavelor, unde au ocazia în fiecare zi să comunicați cu oameni care au urcat în mod repetat la cer. Și să fie până acum doar avioane care nu pot depăși pe deplin gravitația pământului. Dar acesta este doar primul pas. Soarta și calea vieții oricărei persoane începe cu un pas mic, timid și incert al unui copil. Cine știe, poate unul dintre ei va face al doilea pas, al treilea... și va stăpâni navele spațiale și se va ridica la stele în întinderile nemărginite ale Universului.

Prin urmare, pentru noi, această întrebare este destul de relevantă și interesantă.

2. CE ESTE RADIAȚIA COSMICĂ?

Existența razelor cosmice a fost descoperită la începutul secolului al XX-lea. În 1912, fizicianul australian W. Hess, alpinism balon cu aer cald, a observat că descărcarea unui electroscop la altitudini mari are loc mult mai rapid decât la nivelul mării. A devenit clar că ionizarea aerului, care a îndepărtat descărcarea din electroscop, era de origine extraterestră. Millikan a fost primul care a făcut această presupunere și el a fost cel care a dat acestui fenomen numele său modern - radiație cosmică.

S-a stabilit acum că radiația cosmică primară constă din particule stabile de înaltă energie care zboară în diferite direcții. Intensitatea radiației cosmice în regiunea sistemului solar este în medie de 2-4 particule la 1 cm 2 la 1 s. Se compune din:

• protoni - 91%
• particule α - 6,6%
• nuclee ale altor elemente mai grele - mai puțin de 1%
• electroni - 1,5%
• razele X și razele gamma de origine cosmică
• radiatie solara.

Particulele comice primare care zboară din spațiul mondial interacționează cu nucleele atomilor din straturile superioare ale atmosferei și formează așa-numitele raze cosmice secundare. Intensitatea razelor cosmice în apropierea polilor magnetici ai Pământului este de aproximativ 1,5 ori mai mare decât la ecuator.

Valoarea medie a energiei particulelor cosmice este de aproximativ 10 4 MeV, iar energia particulelor individuale este de 10 12 MeV și mai mult.

3. CUM APAR RADIAȚIA COSMICĂ?

Conform conceptelor moderne, principala sursă de radiație cosmică de înaltă energie sunt exploziile de supernove. Telescopul cu raze X al NASA a oferit noi dovezi că o cantitate semnificativă de radiații cosmice care bombardează constant Pământul este produsă de o undă de șoc care se propagă după o explozie de supernovă, care a fost înregistrată încă din 1572. Conform observațiilor de la Observatorul de raze X Chandra, rămășițele supernovei continuă să se împrăștie cu o viteză de peste 10 milioane km/h, producând două unde de șoc, însoțite de o eliberare masivă de raze X. Mai mult, un val

se deplasează în exterior, în gazul interstelar, iar al doilea -

înăuntru, spre centrul fostei stele. Poti de asemenea

susțin că o proporție semnificativă din energie

Unda de șoc „internă” duce la accelerarea nucleelor ​​atomice la viteze apropiate de lumină.

Particulele de înaltă energie vin la noi din alte galaxii. Ei pot obține astfel de energii prin accelerarea în câmpurile magnetice neomogene ale Universului.

Desigur, cea mai apropiată stea de noi, Soarele, este și o sursă de radiații cosmice. Soarele emite periodic (în timpul erupțiilor) raze cosmice solare, care constau în principal din protoni și particule α cu energie scăzută.

4. IMPACTUL RADIAȚIELOR COSMICE ASUPRA OMULUI

SI MEDIUL

Rezultatele unui studiu realizat de personalul Universității Sophia Antipolis din Nisa arată că radiațiile cosmice au jucat un rol crucial în apariția vieții biologice pe Pământ. Se știe de mult că aminoacizii pot exista în două forme - stângaci și dreptaci. Cu toate acestea, pe Pământ, în centrul tuturor organisme biologice dezvoltate în mod natural, există doar aminoacizi stângaci. Potrivit personalului universității, cauza ar trebui căutată în spațiu. Așa-numita radiație cosmică polarizată circular a distrus aminoacizii din dreapta. Lumina polarizată circular este o formă de radiație polarizată de câmpuri electromagnetice cosmice. O astfel de radiație este produsă atunci când particulele de praf interstelar se aliniază de-a lungul liniilor câmpurilor magnetice care pătrund în întreg spațiul înconjurător. Lumina polarizată circular reprezintă 17% din toate radiațiile cosmice oriunde în spațiu. În funcție de direcția de polarizare, o astfel de lumină împarte selectiv unul dintre tipurile de aminoacizi, ceea ce este confirmat de experiment și de rezultatele studiului a doi meteoriți.

Radiația cosmică este una dintre sursele de radiații ionizante de pe Pământ.

Fondul natural de radiație datorat radiației cosmice la nivelul mării este de 0,32 mSv pe an (3,4 μR pe oră). Radiația cosmică reprezintă doar 1/6 din doza anuală efectivă echivalentă primită de populație. Nivelurile de radiație nu sunt aceleași pentru diferite zone. Deci, Polii Nord și Sud, mai mult decât zona ecuatorială, sunt expuși razelor cosmice, datorită prezenței unui câmp magnetic în apropierea Pământului, care deviază particulele încărcate. În plus, cu cât este mai sus de suprafața pământului, cu atât radiația cosmică este mai intensă. Astfel, locuind în regiuni muntoase și utilizând constant transportul aerian, suntem expuși unui risc suplimentar de expunere. Oamenii care trăiesc peste 2000 m deasupra nivelului mării primesc o doză echivalentă de câteva ori mai eficientă datorită razelor cosmice decât cei care trăiesc la nivelul mării. Când urcăm de la o înălțime de 4000 m (înălțimea maximă a locuinței umane) la 12000 m (înălțimea maximă a unui zbor de transport de pasageri), nivelul de expunere crește de 25 de ori. Și pentru 7,5 ore de zbor pe o aeronavă convențională cu turbopropulsoare, doza de radiație primită este de aproximativ 50 μSv. În total, datorită utilizării transportului aerian, populația Pământului primește o doză de radiații de aproximativ 10.000 om-Sv pe an, ceea ce reprezintă o medie pe cap de locuitor în lume de aproximativ 1 μSv pe an, iar în America de Nord aproximativ 10 μSv.

Radiațiile ionizante afectează negativ sănătatea umană, perturbă activitatea vitală a organismelor vii:

Dispunând de o mare capacitate de penetrare, distruge celulele cele mai intens divizate ale corpului: măduva osoasă, tractul digestiv etc.

provoacă modificări la nivel de genă, ceea ce duce ulterior la mutații și apariția boli ereditare.

provoacă diviziunea celulară intensivă a neoplasmelor maligne, ceea ce duce la apariția bolilor canceroase.

duce la modificări ale sistemului nervos și ale activității inimii.

Funcția sexuală este suprimată.

Provoacă tulburări de vedere.

Radiațiile din spațiu afectează chiar și vederea piloților de avioane. Au fost studiate stările vizuale a 445 de bărbați în vârstă de aproximativ 50 de ani, dintre care 79 erau piloți de avion de linie. Statisticile au arătat că pentru piloții profesioniști riscul de a dezvolta o cataracte a nucleului cristalinului este de trei ori mai mare decât pentru reprezentanții altor profesii și cu atât mai mult pentru astronauți.

Radiația cosmică este unul dintre factorii nefavorabili pentru corpul astronauților, a cărui importanță crește constant pe măsură ce intervalul și durata zborurilor cresc. Când o persoană se găsește în afara atmosferei Pământului, unde bombardamentul razelor galactice, precum și al razelor cosmice solare, este mult mai puternic: aproximativ 5 mii de ioni pot trece prin corpul său într-o secundă, ceea ce poate distruge legăturile chimice din corp și provoacă o cascadă de particule secundare. Pericolul expunerii la radiații la radiații ionizante în doze mici se datorează riscului crescut de boli oncologice și ereditare. Cel mai mare pericol al razelor intergalactice este reprezentat de particulele grele încărcate.

Pe baza cercetărilor biomedicale și a nivelurilor estimate de radiații care există în spațiu, au fost determinate dozele maxime admise de radiații pentru astronauți. Sunt 980 rem pentru picioare, glezne și mâini, 700 rem pentru piele, 200 rem pentru organele hematopoietice și 200 rem pentru ochi. Rezultatele experimentelor au arătat că în condiții de imponderabilitate influența radiațiilor este sporită. Dacă aceste date sunt confirmate, atunci pericolul radiațiilor cosmice pentru oameni este probabil mai mare decât se credea inițial.

Razele cosmice sunt capabile să influențeze vremea și clima Pământului. Meteorologii britanici au demonstrat că vremea înnorată se observă în perioadele de cea mai mare activitate a razelor cosmice. Faptul este că, atunci când particulele cosmice ies în atmosferă, ele generează „averse” largi de particule încărcate și neutre, care pot provoca creșterea picăturilor în nori și o creștere a nebulozității.

Potrivit cercetărilor Institutului de Fizică Solar-Terestru, în prezent se observă o explozie anormală de activitate solară, ale cărei cauze nu sunt cunoscute. O erupție solară este o eliberare de energie comparabilă cu explozia de câteva mii bombe cu hidrogen. În timpul fulgerelor deosebit de puternice, radiațiile electromagnetice, care ajung pe Pământ, modifică câmpul magnetic al planetei - ca și cum ar fi agitat-o, ceea ce afectează bunăstarea oamenilor sensibili la vreme. Astfel, conform Organizației Mondiale a Sănătății, 15% din populația lumii. De asemenea, cu activitate solară ridicată, microflora începe să se înmulțească mai intens și crește predispoziția persoanei la multe boli. boli infecțioase. Deci, epidemiile de gripă încep cu 2,3 ​​ani înainte de activitatea solară maximă sau 2,3 ​​ani mai târziu - după.

Astfel, vedem că chiar și o mică parte din radiația cosmică care ajunge la noi prin atmosferă poate avea un impact semnificativ asupra organismului și sănătății umane, asupra proceselor care au loc în atmosferă. Una dintre ipotezele originii vieții pe Pământ sugerează că particulele cosmice joacă un rol semnificativ în procesele biologice și chimice de pe planeta noastră.

5. MIJLOACE DE PROTECȚIE ÎMPOTRIVA RADIAȚIELOR COSMICE

Probleme de penetrare

omul în spațiu – un fel de încercare

piatra maturității științei noastre.

Academicianul N. Sisakyan.

În ciuda faptului că radiația Universului ar fi dus la nașterea vieții și la apariția omului, pentru omul însuși în forma sa pură este distructivă.

Spațiul de locuit al unei persoane este limitat la foarte nesemnificativ

distanțe este Pământul și câțiva kilometri deasupra suprafeței sale. Și apoi - spațiu „ostil”.

Dar, deoarece o persoană nu renunță la încercările de a pătrunde în întinderile Universului, ci le stăpânește din ce în ce mai intens, a devenit necesar să se creeze anumite mijloace de protecție împotriva influenței negative a cosmosului. Acest lucru este de o importanță deosebită pentru astronauți.

Contrar credinței populare, nu câmpul magnetic al Pământului este cel care ne protejează de atacul razelor cosmice, ci un strat gros al atmosferei, unde există un kilogram de aer pentru fiecare cm 2 de suprafață. Prin urmare, după ce a zburat în atmosferă, un proton cosmic, în medie, depășește doar 1/14 din înălțimea sa. Astronauții sunt privați de o astfel de înveliș protector.

După cum arată calculele, este imposibil să se reducă la zero riscul de deteriorare a radiațiilor în timpul unui zbor în spațiu. Dar îl poți minimiza. Și aici cel mai important este protectie pasiva nave spațiale, adică pereții ei.

Pentru a reduce riscul expunerii la radiații de la solar raze cosmice, grosimea lor ar trebui să fie de cel puțin 3-4 cm pentru aliajele ușoare.Mase plastice ar putea fi o alternativă la metale. De exemplu, polietilena, chiar cea din care sunt fabricate gențile obișnuite de cumpărături, reține cu 20% mai multe raze cosmice decât aluminiul. Polietilena armată este de 10 ori mai rezistentă decât aluminiul și, în același timp, mai ușoară decât „metalul înaripat”.

CU protecție împotriva razelor cosmice galactice, cu energii gigantice, totul este mult mai complicat. Sunt propuse mai multe metode pentru a proteja astronauții de ei. Puteți crea un strat de substanță protectoare în jurul navei asemănătoare cu atmosfera pământului. De exemplu, dacă se folosește apă, care este necesară în orice caz, atunci va fi necesar un strat de 5 m grosime. În acest caz, masa rezervor de apă se va apropia de 500 de tone, ceea ce este mult. Se poate folosi si etilena, un solid care nu necesita rezervoare. Dar chiar și atunci, masa necesară ar fi de cel puțin 400 de tone.Se poate folosi hidrogen lichid. Blochează razele cosmice de 2,5 ori mai bine decât aluminiul. Adevărat, rezervoarele de combustibil ar fi voluminoase și grele.

A fost propus o altă schemă pentru protejarea unei persoane aflate pe orbită, care poate fi numit circuit magnetic. O particulă încărcată care se mișcă într-un câmp magnetic este supusă unei forțe direcționate perpendicular pe direcția mișcării (forța Lorentz). În funcție de configurația liniilor de câmp, particula se poate abate în aproape orice direcție sau poate intra pe o orbită circulară, unde se va roti la infinit. Pentru a crea un astfel de câmp ar fi nevoie de magneți bazați pe supraconductivitate. Un astfel de sistem va avea o masă de 9 tone, este mult mai ușor decât protecția cu o substanță, dar totuși greu.

Adepții unei alte idei propun încărcarea navei spațiale cu electricitate, dacă tensiunea pielii exterioare este de 2 10 9 V, atunci nava va putea reflecta toți protonii razelor cosmice cu energii de până la 2 GeV. Dar câmpul electric în acest caz se va extinde pe o distanță de zeci de mii de kilometri, iar nava spațială va trage electroni din acest volum uriaș spre sine. Se vor ciocni în piele cu o energie de 2 GeV și se vor comporta în același mod ca razele cosmice.

„Hainele” pentru plimbările în spațiu ale astronauților în afara navei spațiale ar trebui să fie un întreg sistem de salvare:

trebuie să creeze atmosfera necesară respirației și menținerii presiunii;

trebuie să asigure îndepărtarea căldurii generate de corpul uman;

Ar trebui să protejeze împotriva supraîncălzirii dacă o persoană se află pe partea însorită și împotriva răcirii dacă este la umbră; diferența dintre ele este mai mare de 100 0 С;

Protejați de radiațiile solare orbitoare;

Protejați-vă de materia meteorică

trebuie să fie liber să se miște.

Dezvoltarea costumului spațial a început în 1959. Există mai multe modificări ale costumelor spațiale, acestea se schimbă și se îmbunătățesc în mod constant, în principal prin utilizarea de materiale noi, mai avansate.

Un costum spațial este un dispozitiv complex și costisitor, iar acest lucru este ușor de înțeles dacă te uiți la cerințele pentru, de exemplu, costumul astronauților navei spațiale Apollo. Acest costum trebuie să ofere protecție astronautului de următorii factori:

Structura unui costum semirigid (pentru spațiu)

Primul costum spațial folosit de A. Leonov a fost rigid, neclintit, cântărind aproximativ 100 de kg, dar contemporanii săi îl considerau un adevărat miracol al tehnologiei și „o mașină mai complicată decât o mașină”.

Astfel, toate propunerile pentru protejarea astronauților de razele cosmice nu sunt de încredere.

6. FORMAREA UNIVERSULUI

Sincer să fiu, vrem nu doar să știm

modul în care este aranjat, dar și, dacă este posibil, pentru atingerea scopului

utopic și îndrăzneț în aparență – pentru a înțelege de ce

natura este doar asta. Acesta este ce

Element prometeic al creativității științifice.

A. Einstein.

Deci, radiația cosmică ne vine din întinderile nemărginite ale Universului. Dar cum s-a format universul însuși?

Einstein este cel care deține teorema, pe baza căreia au fost înaintate ipotezele apariției acesteia. Există mai multe ipoteze pentru formarea universului. În cosmologia modernă, două sunt cele mai populare: teoria Big Bang și teoria inflaționistă.

Modelele moderne ale universului se bazează pe teorie generală relativitatea A. Einstein. Ecuația gravitației lui Einstein are nu una, ci multe soluții, ceea ce este motivul existenței multor modele cosmologice.

Primul model a fost dezvoltat de A. Einstein în 1917. El a respins postulatele lui Newton despre absolutitatea și infinititatea spațiului și timpului. În conformitate cu acest model, spațiul mondial este omogen și izotrop, materia din el este distribuită uniform, atracția gravitațională a maselor este compensată de repulsia cosmologică universală. Timpul de existență al Universului este infinit, iar spațiul este infinit, dar finit. Universul din modelul cosmologic al lui Einstein este staționar, infinit în timp și nelimitat în spațiu.

În 1922, matematicianul și geofizicianul rus A.A. Friedman a respins postulatul staționarității și a obținut o soluție la ecuația Einstein care descrie Universul cu spațiu „în expansiune”. În 1927, starețul și omul de știință belgian J. Lemaitre, pe baza observațiilor astronomice, a introdus conceptul începutul universului ca stare supradensăși nașterea universului ca Big Bang. În 1929, astronomul american E. P. Hubble a descoperit că toate galaxiile se îndepărtează de noi și cu o viteză care crește proporțional cu distanța - sistemul de galaxii se extinde. Expansiunea universului este considerată un fapt stabilit științific. Conform calculelor lui J. Lemaitre, raza Universului în starea sa inițială era de 10 -12 cm, ceea ce

apropiată ca mărime de raza electronului și ea

densitatea a fost de 1096 g/cm3. Din

din starea sa originală, universul a început să se extindă ca urmare a big bang . G. A. Gamov, un student al lui A. A. Fridman, a sugerat că temperatura materiei după explozie a fost ridicată și a scăzut odată cu expansiunea universului. Calculele sale au arătat că Universul în evoluția sa trece prin anumite etape, în timpul cărora se formează elemente chimice si structuri.

Epoca hadronilor(particule grele care intră în interacțiuni puternice). Durata erei este de 0,0001 s, temperatura este de 10 12 grade Kelvin, densitatea este de 10 14 g/cm 3 . La sfârșitul unei ere, are loc anihilarea particulelor și antiparticulelor, dar rămân un anumit număr de protoni, hiperoni și mezoni.

Epoca leptonilor(particule de lumină care intră în interacțiune electromagnetică). Durata erei este de 10 s, temperatura este de 10 10 grade Kelvin, densitatea este de 10 4 g/cm 3 . Rolul principal este jucat de particulele de lumină care participă la reacțiile dintre protoni și neutroni.

Era fotonilor. Durata 1 milion de ani. Cea mai mare parte a masei - energia universului - cade pe fotoni. Până la sfârșitul erei, temperatura scade de la 10 10 la 3000 de grade Kelvin, densitatea - de la 10 4 g / cm 3 la 1021 g / cm 3. Rolul principal îl joacă radiația, care la sfârșitul erei este separată de materie.

era stelelor vine la 1 milion de ani de la nașterea Universului. În epoca stelară începe procesul de formare a protostelelor și protogalaxiilor.

Apoi se desfășoară o imagine grandioasă a formării structurii Metagalaxiei.

O altă ipoteză este modelul inflaționist al Universului, care are în vedere crearea Universului. Ideea de creație este legată de cosmologia cuantică. Acest model descrie evoluția Universului, începând din momentul 10 -45 s după începutul expansiunii.

Conform acestei ipoteze, evoluția cosmică în Universul timpuriu trece printr-o serie de etape. Începutul Universului definit de fizicienii teoreticieni ca stare de supergravitație cuantică cu o rază a universului de 10 -50 cm(pentru comparație: dimensiunea unui atom este definită ca 10 -8 cm, iar dimensiunea nucleul atomic 10-13 cm). Principalele evenimente din Universul timpuriu s-au desfășurat într-un interval de timp neglijabil, de la 10-45 s la 10-30 s.

stadiul inflatiei. Ca urmare a saltului cuantic, Universul a trecut într-o stare de vid excitat șiîn absenţa materiei şi radiaţiilor din ea, intens extins exponenţial. În această perioadă a fost creat chiar spațiul și timpul Universului. În perioada etapei inflaționiste care a durat 10 -34 s, Universul a crescut de la dimensiuni cuantice inimaginabil de mici (10 -33) la neimaginat de mari (10 1000000) cm, care este cu multe ordine de mărime mai mare decât dimensiunea Universului observabil - 10 28 cm.nu era nicio materie, nicio radiatie.

Trecerea de la stadiul inflaționist la cel fotonic. Starea de vid fals s-a dezintegrat, energia eliberată a mers la nașterea particulelor grele și a antiparticulelor, care, după anihilare, au dat un fulger puternic de radiație (lumină) care a iluminat cosmosul.

Etapa de separare a materiei de radiații: substanta ramasa dupa anihilare a devenit transparenta la radiatie, contactul dintre substanta si radiatie a disparut. Radiația separată de materie constituie modernul fundal de relicve- acesta este un fenomen rezidual din radiația inițială care a apărut după explozie la momentul începerii formării Universului. Ulterior, dezvoltarea Universului a mers în direcția de la cea mai simplă stare omogenă la crearea unor structuri din ce în ce mai complexe - atomi (inițial atomi de hidrogen), galaxii, stele, planete, sinteza elementelor grele din interiorul stelelor. , inclusiv cele necesare pentru crearea vieții, la apariția vieții și ca coroană a creației - omul.

Diferența dintre etapele de evoluție a Universului în modelul inflaționist și modelul Big Bang se referă doar la stadiul inițial de ordinul 10 -30 s, atunci nu există diferențe fundamentale între aceste modele. Diferențele în explicarea mecanismelor evoluției cosmice asociate cu mentalitățile .

Prima a fost problema începutului și sfârșitului existenței universului, a cărui recunoaștere a contrazis afirmațiile materialiste despre eternitate, indestructibilitate și indestructibilitate etc. ale timpului și spațiului.

În 1965, fizicienii teoreticieni americani Penrose și S. Hawking au demonstrat o teoremă conform căreia în orice model al Universului cu expansiune trebuie să existe o singularitate - o întrerupere a liniilor temporale din trecut, care poate fi înțeleasă ca începutul timpului. . Același lucru este valabil și pentru situația în care expansiunea se schimbă în contracție - atunci va exista o întrerupere a liniilor timpului în viitor - sfârșitul timpului. Mai mult decât atât, punctul de început al compresiei este interpretat ca sfârșitul timpului - Marea Chiuvă, unde curg nu numai galaxiile, ci și „evenimentele” întregului trecut al Universului.

A doua problemă este legată de crearea lumii din nimic. A.A. Fridman derivă matematic momentul începerii expansiunii spațiului cu volum zero, iar în cartea sa populară „Lumea ca spațiu și timp”, publicată în 1923, el vorbește despre posibilitatea de a „crea lumea din nimic”. O încercare de a rezolva problema apariției totul din nimic a fost făcută în anii 80 de către fizicianul american A. Gut și fizician sovietic A. Linde. Energia Universului, care este conservată, a fost împărțită în părți gravitaționale și negravitaționale, care au semne diferite. Și atunci energia totală a Universului va fi egală cu zero.

Cea mai mare dificultate pentru oamenii de știință apare în explicarea cauzelor evoluției cosmice. Există două concepte principale care explică evoluția Universului: conceptul de autoorganizare și conceptul de creaționism.

Pentru conceptul de autoorganizare, Universul material este singura realitate și nu există altă realitate în afară de aceasta. În acest caz, evoluția este descrisă astfel: are loc o ordonare spontană a sistemelor în direcția de a deveni structuri din ce în ce mai complexe. Haosul dinamic generează ordine. Nu există niciun scop al evoluției cosmice.

În cadrul conceptului de creaționism, adică de creație, evoluția Universului este asociată cu implementarea unui program determinat de o realitate de ordin superior lumii materiale. Susținătorii creaționismului atrag atenția asupra existenței dezvoltării dirijate din sisteme simple la altele mai complexe și informaționale, timp în care s-au creat condiții pentru apariția vieții și a omului. Existența Universului în care trăim depinde de valorile numerice ale constantelor fizice fundamentale - constanta lui Planck, constanta gravitațională etc. Valorile numerice ale acestor constante determină principalele caracteristici ale Universului, dimensiunile atomi, planete, stele, densitatea materiei și durata de viață a Universului. Din aceasta se concluzionează că structura fizică a Universului este programată și îndreptată spre apariția vieții. Scopul final al evoluției cosmice este apariția omului în Univers în conformitate cu intențiile Creatorului.

O altă problemă nerezolvată este soarta viitoare a universului. Va continua să se extindă la nesfârșit sau acest proces se va inversa după ceva timp și va începe etapa de contracție? Alegerea dintre aceste scenarii poate fi făcută dacă există date despre masa totală a materiei din Univers (sau densitatea medie a acesteia), care sunt încă insuficiente.

Dacă densitatea de energie din univers este scăzută, atunci se va extinde pentru totdeauna și se va răci treptat. Dacă densitatea de energie este mai mare decât o anumită valoare critică, atunci treapta de expansiune va fi înlocuită cu etapa de compresie. Universul se va micșora în dimensiune și se va încălzi.

Modelul inflaționist a prezis că densitatea de energie ar trebui să fie critică. Cu toate acestea, observațiile astrofizice dinainte de 1998 au indicat că densitatea de energie era de aproximativ 30% din cea critică. Dar descoperirile din ultimele decenii au făcut posibilă „găsirea” energiei lipsă. S-a dovedit că vidul are energie pozitivă (numită energie întunecată) și este distribuit uniform în spațiu (demonstrând încă o dată că nu există particule „invizibile” în vid).

Astăzi, există mult mai multe opțiuni pentru a răspunde la întrebarea despre viitorul Universului și depind în mod semnificativ de ce teorie care explică energia ascunsă este corectă. Dar putem spune cu siguranță că urmașii noștri vor vedea lumea cu totul altfel decât suntem noi.

Există suspiciuni foarte rezonabile că, pe lângă obiectele pe care le vedem în Univers, există și mai multe ascunse, dar având și masă, iar această „masă întunecată” poate fi de 10 sau mai multe ori mai mare decât cea vizibilă.

Pe scurt, caracteristicile Universului pot fi reprezentate după cum urmează.

Scurtă biografie a Universului

Vârstă: 13,7 miliarde de ani

Dimensiunea părții observabile a Universului:

13,7 miliarde de ani lumină, aproximativ 1028 cm

Densitatea medie a materiei: 10 -29 g/cm 3

Greutate: peste 10 50 de tone

Greutate la nastere:

conform teoriei Big Bang – infinit

conform teoriei inflaționiste – mai puțin de un miligram

Temperatura universului:

la momentul exploziei - 10 27 K

modern - 2,7 K

7. CONCLUZIE

Colectând informații despre radiațiile cosmice și impactul acesteia asupra mediului, m-am convins că totul în lume este interconectat, totul curge și se schimbă și simțim constant ecourile trecutului îndepărtat, începând din momentul în care s-a format Universul.

Particulele care au ajuns la noi din alte galaxii poartă informații despre lumi îndepărtate. Acești „extratereștri” sunt capabili să aibă un impact vizibil asupra naturii și proceselor biologice de pe planeta noastră.

În spațiu, totul este diferit: Pământ și cer, apus și răsărit, temperatură și presiune, viteze și distanțe. Multe dintre ele ni se par de neînțeles.

Spațiul nu este încă prietenul nostru. Se opune omului ca o forță extraterestră și ostilă și fiecare cosmonaut, care intră pe orbită, trebuie să fie gata să lupte cu ea. Este foarte dificil și o persoană nu iese întotdeauna câștigătoare. Dar cu cât victoria este mai scumpă, cu atât este mai valoroasă.

Este destul de dificil de evaluat influența spațiului cosmic, pe de o parte, a dus la apariția vieții și, în cele din urmă, a creat omul însuși, pe de altă parte, suntem forțați să ne apărăm de ea. În acest caz, evident, este necesar să găsim un compromis și să încercați să nu distrugeți echilibrul fragil care există în prezent.

Iuri Gagarin, văzând pentru prima dată Pământul din spațiu, a exclamat: „Ce mic este!” Trebuie să ne amintim aceste cuvinte și să ne protejăm planeta cu toată puterea noastră. La urma urmei, chiar și în spațiu nu putem ajunge decât de pe Pământ.

8. BIBLIOGRAFIE.

1. Buldakov L.A., Kalistratova V.S. Radiații radioactive și sănătate, 2003.

2. Levitan E.P. Astronomie. – M.: Iluminismul, 1994.

3. Parker Yu. Cum să protejezi călătorii în spațiu.// În lumea științei. - 2006, nr. 6.

4. Prigogine I.N. Trecutul și viitorul Universului. – M.: Cunoașterea, 1986.

5. Hawking S. Poveste scurta de la big bang la găurile negre. - Sankt Petersburg: Amfora, 2001.

6. Enciclopedie pentru copii. Cosmonautica. - M .: „Avanta +”, 2004.

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

8. http:// www. grani. ro/Societate/Știință/m. 67908.html

Un comic despre modul în care oamenii de știință în lupta împotriva radiațiilor cosmice vor stăpâni Marte.

Acesta ia în considerare mai multe căi de cercetare viitoare pentru a proteja astronauții de expunerea la radiații, inclusiv terapia medicamentoasă, ingineria genetică și tehnologia de hibernare. Autorii notează, de asemenea, că radiațiile și îmbătrânirea ucid organismul în moduri similare și sugerează că modalitățile de combatere a uneia pot funcționa împotriva celeilalte. Un articol cu ​​motto de luptă în titlul Viva la radiorezistență! („Trăiască rezistența la radiații!”) a fost publicată în revista Oncotarget.

„Renașterea explorării spațiului va duce probabil la primele misiuni umane pe Marte și în spațiul profund. Dar pentru a supraviețui în condiții de radiație cosmică crescută, oamenii vor trebui să devină mai rezistenți la factori externi. În acest articol, propunem o metodologie pentru obținerea radiorezistenței crescute, rezistenței la stres și rezistenței la îmbătrânire. În timp ce lucram la strategie, am reunit oameni de știință de seamă din Rusia, precum și de la NASA, Agenția Spațială Europeană, Centrul canadian de radiații și alte peste 25 de centre din întreaga lume. Pe Pământ, tehnologiile de radiorezistență vor fi de asemenea utile, mai ales dacă „ efect secundar„Va exista o longevitate sănătoasă”, comentează Alexander Zhavoronkov, profesor asociat la Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova.

. " alt="Ne vom asigura că radiațiile nu împiedică omenirea să cucerească spațiul și să colonizeze Marte. Datorită oamenilor de știință, vom zbura pe Planeta Roșie și vom aranja acolo discotecă și grătar . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}

Ne vom asigura că radiațiile nu împiedică omenirea să cucerească spațiul și să colonizeze Marte. Datorită oamenilor de știință, vom zbura pe Planeta Roșie și vom aranja acolo discotecă și grătar .

Spațiu versus om

„La scară cosmică, planeta noastră este doar o navă mică, bine protejată de radiațiile cosmice. Câmpul magnetic al Pământului deviază particulele încărcate solare și galactice, reducând astfel semnificativ nivelul de radiație de pe suprafața planetei. În timpul zborurilor în spațiu adânc și al colonizării planetelor cu câmpuri magnetice foarte slabe (de exemplu, Marte), nu va exista o astfel de protecție, iar astronauții și coloniștii vor fi expuși în mod constant la fluxuri de particule încărcate cu energie enormă. De fapt, viitorul spațial al omenirii depinde de modul în care depășim această problemă”, spune Andrey Osipov, șeful Departamentului de Radiobiologie Experimentală și Medicina Radiațiilor al Centrului Federal de Biofizică Medicală, numit după A. I. Burnazyan, profesor al Academiei Ruse de Științe, angajat al Laboratorului de Dezvoltare a Medicamentelor Inovatoare de la Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova Andrey Osipov.

O persoană este lipsită de apărare împotriva pericolelor spațiului: radiația solară, razele cosmice galactice, câmpurile magnetice, mediul radioactiv de pe Marte, centura de radiații a Pământului, microgravitația (imponderabilitate).

Omenirea și-a propus serios să colonizeze Marte - SpaceX promite că va livra un om pe Planeta Roșie încă din 2024, dar unele probleme semnificative nu au fost încă rezolvate. Deci, unul dintre principalele pericole pentru sănătatea astronauților este radiația cosmică. Radiațiile ionizante dăunează moleculelor biologice, în special ADN-ului, ceea ce duce la diferite tulburări: sistemul nervos, sistemul cardiovascular și, în principal, cancerul. Oamenii de știință își propun să își unească forțele și, folosind cele mai recente progrese din biotehnologie, să crească radiorezistența unei persoane, astfel încât să poată cuceri întinderile spațiului adânc și să colonizeze alte planete.

apărarea umană

Corpul are modalități de a se proteja de deteriorarea ADN-ului și de a-l repara. ADN-ul nostru este afectat în mod constant radiatii naturale, precum și specii reactive de oxigen (ROS), care se formează în timpul respirației celulare normale. Dar la repararea ADN-ului, mai ales în cazul unor daune grave, pot apărea erori. Acumularea de deteriorare a ADN-ului este considerată una dintre principalele cauze ale îmbătrânirii, așa că radiațiile și îmbătrânirea sunt dușmani similari ai umanității. Cu toate acestea, celulele se pot adapta la radiații. S-a demonstrat că o doză mică de radiații nu numai că nu poate face rău, ci și pregăti celulele pentru o întâlnire cu doze mai mari. Acum standardele internaționale de protecție împotriva radiațiilor nu țin cont de acest lucru. Studii recente sugerează că există un anumit prag de radiație, sub care funcționează principiul „greu de învățat – ușor de luptat”. Autorii articolului consideră că este necesar să se studieze mecanismele de adaptabilitate radio pentru a le pune în funcțiune.

Modalități de creștere a radiorezistenței: 1) terapia genică, inginerie genetică multiplex, evoluție experimentală; 2) biobanking, tehnologii regenerative, ingineria țesuturilor și organelor, reînnoirea celulară indusă, terapia celulară; 3) radioprotectori, geroprotectori, antioxidanti; 4) hibernare; 5) componente organice deuterate; 6) selecția medicală a persoanelor radiorezistente.

Aleksey Moskalev, șeful Laboratorului MIPT de genetică a duratei de viață și a îmbătrânirii, membru corespondent al Academiei Ruse de Științe, doctor în biologie, explică: „Studiile noastre pe termen lung privind efectele dozelor mici de radiații ionizante asupra duratei de viață a modelului. animalele au demonstrat că mici efecte dăunătoare pot stimula propriile sisteme de apărare ale organismului și ale celulelor (repararea ADN-ului, proteinele de șoc termic, îndepărtarea celulelor moarte, imunitatea înnăscută). Cu toate acestea, în spațiu, oamenii se vor confrunta cu o gamă mai semnificativă și mai periculoasă de doze de radiații. Am acumulat o bază de date mare de geroprotectori. Cunoștințele acumulate sugerează că multe dintre ele funcționează conform mecanismului de activare a capacităților de rezervă, crescând rezistența la stres. Este probabil ca o astfel de stimulare să ajute viitorii colonizatori ai spațiului cosmic.

ingineria astronautilor

Mai mult, printre oameni, radiorezistența este diferită: cineva este mai rezistent la radiații, cineva este mai puțin. Selecția medicală a indivizilor radiorezistenți implică prelevarea de probe de celule de la potențiali candidați și o analiză cuprinzătoare a radioadaptabilitatii acestor celule. Cele mai rezistente la radiații vor zbura în spațiu. În plus, este posibil să se efectueze studii la nivelul genomului asupra persoanelor care trăiesc în zone cu niveluri ridicate de radiații de fond sau care sunt expuse la aceasta în profesia lor. Diferențele genomice la persoanele care sunt mai puțin predispuse la cancer și alte boli legate de radiații pot fi izolate în viitor și „grefate” în astronauți folosind metode moderne inginerie genetică, cum ar fi editarea genomului.

Există mai multe opțiuni pentru care genele trebuie introduse pentru a crește radiorezistența. În primul rând, genele antioxidante vor ajuta la protejarea celulelor de speciile reactive de oxigen produse de radiații. Mai multe grupuri experimentale au încercat deja cu succes să reducă sensibilitatea la radiații folosind astfel de transgene. Cu toate acestea, această metodă nu va salva de la expunerea directă la radiații, ci doar de la cea indirectă.

Este posibil să se introducă gene pentru proteinele responsabile de repararea ADN-ului. Astfel de experimente au fost deja efectuate - unele gene au ajutat cu adevărat, iar unele au dus la o instabilitate genomică crescută, așa că această zonă așteaptă noi cercetări.

O metodă mai promițătoare este utilizarea transgenelor radioprotectoare. Multe organisme (de exemplu, tardigradele) au un grad ridicat de radiorezistență și dacă aflați care gene și mecanisme moleculareîn spatele ei, ele pot fi transferate la oameni cu ajutorul terapiei genice. Pentru a ucide 50% dintre tardigrade, ai nevoie de o doză de radiații de 1000 de ori mai mare decât doza letală pentru oameni. Recent, a fost descoperită o proteină despre care se crede că este unul dintre factorii din spatele acestei rezistențe, așa-numitul supresor de daune Dsup. Într-un experiment cu o linie celulară umană, s-a dovedit că introducerea genei Dsup reduce daunele cu 40%. Acest lucru face din gena un candidat promițător pentru protejarea oamenilor de radiații.

Trusa de prim ajutor pentru luptător

Medicamentele care măresc apărarea organismului împotriva radiațiilor sunt numite „radioprotectoare”. Până în prezent, există un singur radioprotector aprobat de FDA. Dar principalele căi de semnalizare din celule care sunt implicate în procesele patologiilor senile sunt, de asemenea, implicate în răspunsurile la radiații. Pe baza acestui fapt, geroprotectorii - medicamente care reduc rata de îmbătrânire și prelungesc speranța de viață - pot servi și ca radioprotectori. Potrivit bazelor de date Geroprotectors.org și DrugAge, există peste 400 de potențiali geroprotectori. Autorii cred că ar fi utilă revizuirea medicamentelor existente pentru proprietăți gero- și radioprotectoare.

Deoarece radiațiile ionizante funcționează și prin specii reactive de oxigen, captatorii redox sau, mai simplu, antioxidanții, cum ar fi glutationul, NAD și precursorul său NMN, pot ajuta la combaterea radiațiilor. Cei din urmă par să se joace rol important ca răspuns la deteriorarea ADN-ului și, prin urmare, sunt de mare interes din punct de vedere al protecției împotriva radiațiilor și îmbătrânirii.

Hipernație în hibernare

La scurt timp după lansarea primelor zboruri spațiale, proiectantul principal al programului spațial sovietic, Serghei Korolev, a început să dezvolte un proiect ambițios pentru un zbor cu echipaj pe Marte. Ideea lui a fost să aducă echipajul într-o stare de hibernare (hibernare în engleză - „ hibernare”) în timpul călătoriilor spațiale pe termen lung. În timpul hibernării, toate procesele din organism încetinesc. Experimentele cu animale arată că în această stare crește rezistența la factorii extremi: scăderea temperaturii, doze letale de radiații, supraîncărcări etc. În URSS, proiectul Marte a fost închis după moartea lui Serghei Korolev. Și acum Agenția Spațială Europeană lucrează la proiectul Aurora pentru zboruri către Marte și Lună, care ia în considerare opțiunea astronauților adormiți. ESA consideră că hibernarea va oferi o mai mare siguranță în zborul automat pe termen lung. Dacă vorbim despre viitoarea colonizare a spațiului, atunci este mai ușor să transportați și să protejați o bancă de celule germinale crioconservate de radiații, mai degrabă decât o populație de oameni „gata”. Dar, evident, acest lucru nu va fi în viitorul apropiat și, poate, până în acel moment, metodele de protecție radio vor fi dezvoltate suficient pentru ca o persoană să nu se teamă de spațiu.

Artilerie grea

Toți compușii organici conțin legături carbon-hidrogen (C-H). Cu toate acestea, este posibil să se sintetizeze compuși care conțin deuteriu în loc de hidrogen, un analog mai greu al hidrogenului. Datorită masei mai mari, legăturile cu deuteriul sunt mai greu de rupere. Cu toate acestea, organismul este proiectat să funcționeze cu hidrogen, așa că dacă prea mult hidrogen este înlocuit cu deuteriu, acest lucru poate duce la consecințe negative. La diferite organisme s-a demonstrat că adăugarea de apă deuterată crește durata de viață și are efecte anticancerigene, dar mai mult de 20% din apa deuterată alimentară începe să aibă un efect toxic. Autorii articolului consideră că ar trebui efectuate studii preclinice și că trebuie căutat un prag de siguranță.

O alternativă interesantă este înlocuirea nu a hidrogenului, ci a carbonului cu un analog mai greu. 13 C este cu doar 8% mai greu decât 12 C, în timp ce deuteriul este cu 100% mai greu decât hidrogenul - astfel de modificări pentru organism vor fi mai puțin critice. Cu toate acestea, această metodă nu va proteja împotriva ruperii legăturilor N-H și O-H care țin bazele ADN-ului împreună. În plus, producția de 13 C astăzi este foarte scumpă. Cu toate acestea, dacă este posibil să se reducă costul de producție, atunci înlocuirea carbonului poate fi o protecție suplimentară pentru oameni de radiațiile cosmice.

„Problema securității radiațiilor a participanților la misiunile spațiale aparține clasei de probleme foarte complexe care nu pot fi rezolvate în cadrul unui centru științific sau chiar al unei întregi țări. Tocmai din acest motiv, am decis să reunim specialiști din centrele de vârf din Rusia și din întreaga lume pentru a învăța și a-și consolida viziunea asupra modalităților de rezolvare a acestei probleme. În special, printre autorii ruși ai articolului se numără oameni de știință de la FMBTS im. AI Burnazyan, IBMP RAS, Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova și alte instituții de renume mondial. În timpul lucrului la proiect, mulți dintre participanții săi s-au cunoscut pentru prima dată și acum intenționează să continue cercetările comune pe care le-au început”, conchide Ivan Ozerov, coordonator de proiect, radiobiolog, șef al grupului de analiză a căilor de semnalizare celulară. la startup-ul Skolkovo Insiliko.

Designer Elena Khavina, serviciul de presă al MIPT

În apropierea Pământului, câmpul său magnetic continuă să protejeze – chiar dacă este slăbit și fără ajutorul a mulți kilometri de atmosferă. Zburând în regiunea polilor, unde câmpul este mic, astronauții stau într-o încăpere special protejată. Și pentru protecția împotriva radiațiilor în timpul unui zbor către Marte, încă nu există o soluție tehnică satisfăcătoare.

Am decis să adauge răspunsul inițial din două motive:

1. într-un loc conține o afirmație incorectă și nu conține una corectă
2. doar de dragul completității (ghilimele)

1. În comentariile pe care le-a criticat Susanna Răspunsul este în mare măsură corect.

Câmpul slăbește peste polii magnetici ai Pământului asa cum am afirmat. Da, Susanna are dreptate că este deosebit de mare LA POL (imaginați-vă liniile de forță: se adună exact la poli). Dar mai departe altitudine inalta DEAsupra POLILOR este mai slab decât în ​​alte locuri - din același motiv (imaginați-vă aceleași linii de forță: au coborât - până la poli, iar în vârf aproape că au dispărut). Câmpul pare să se scufunde.

Dar Susanna are dreptate cosmonauții Ministerului Situațiilor de Urgență nu se adăpostesc într-o cameră specială din cauza regiunilor polare R: Mi-a pierdut memoria.

Dar inca există un loc peste care se iau măsuri speciale(L-am confundat cu regiunile polare). Acest - peste anomalia magnetică din Atlanticul de Sud. Acolo, câmpul magnetic „se lasă” atât de mult încât centura de radiații și luați măsuri speciale fără erupții solare. Nu am putut găsi rapid un citat despre măsuri speciale care nu au legătură cu activitatea solară, dar am citit undeva despre ele.

Și, desigur, merită menționat focarele în sine: se ascund și de ei în cea mai protejată încăpere și nu se plimbă în acest moment prin gara.

Toate erupțiile solare sunt atent monitorizate și informații despre acestea sunt trimise la centrul de control. În astfel de perioade, astronauții nu mai lucrează și se refugiază în cele mai protejate compartimente ale stației. Astfel de segmente protejate sunt compartimentele ISS de lângă rezervoarele de apă. Apa întârzie particulele secundare - neutronii, iar doza de radiație este absorbită mai eficient.

2. Doar citate și informații suplimentare

Unele citate de mai jos menționează doza în Sieverts (Sv). Pentru orientare, câteva cifre și efecte probabile din tabelul în

0-0,25 Sunetul Niciun efect, cu excepția modificărilor moderate ale sângelui

0,25-1 Sunet Boli de radiații de la 5-10% dintre persoanele expuse

7 Sv ~100% decese

Doza zilnică pe ISS este de aproximativ 1 mSv (vezi mai jos). Mijloace, poți zbura fără prea mult risc timp de aproximativ 200 de zile. De asemenea, este important pentru cât timp se ia aceeași doză: cea luată într-un timp scurt este mult mai periculoasă decât cea luată pe o perioadă lungă. Corpul nu este un obiect pasiv care „acumulează” pur și simplu defecte de radiație: are și mecanisme de „reparare” și, de obicei, fac față creșterii treptate a dozelor mici.

În absența stratului atmosferic masiv care înconjoară oamenii de pe Pământ, astronauții de pe ISS sunt expuși la radiații mai intense din fluxurile constante de raze cosmice. În ziua respectivă, membrii echipajului primesc o doză de radiații în cantitate de aproximativ 1 milisievert, ceea ce este aproximativ echivalent cu expunerea unei persoane pe Pământ timp de un an. Ea duce la risc crescut dezvoltarea tumorilor maligne la astronauți, precum și slăbirea sistemului imunitar.

Conform datelor culese de NASA și experți din Rusia și Austria, astronauții de pe ISS primesc o doză zilnică de 1 milisievert. Pe Pământ, o astfel de doză de radiații nu poate fi obținută peste tot nici măcar pentru un an întreg.

Acest nivel, totuși, este încă relativ tolerabil. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că stațiile spațiale din apropierea Pământului sunt protejate de câmpul magnetic al Pământului.

Dincolo de limitele sale, radiația va crește de multe ori, prin urmare, expedițiile în spațiul profund vor fi imposibile.

Radiațiile din clădirile rezidențiale și laboratoarele ISS și Mir s-au datorat bombardării pielii de aluminiu a stației cu raze cosmice. Ionii rapidi și grei au eliminat o cantitate destul de mare de neutroni din piele.

În prezent, este imposibil să se asigure o protecție sută la sută împotriva radiațiilor pe nave spațiale. Mai precis, este posibil, dar datorită unei creșteri mai mult decât semnificative a masei, dar acest lucru este pur și simplu inacceptabil

Pe lângă atmosfera noastră, câmpul magnetic al Pământului este o protecție împotriva radiațiilor. Prima centură de radiații a Pământului este situată la o altitudine de aproximativ 600-700 km. Stația zboară acum la o altitudine de aproximativ 400 km, ceea ce este semnificativ mai mic ... Protecția împotriva radiațiilor în spațiu este (de asemenea - n.red.) Coca unei nave sau a unei stații. Cu cât pereții carcasei sunt mai groși, cu atât protecția este mai mare. Desigur, pereții nu pot fi infinit de groși, deoarece există restricții de greutate.

Nivelul ionizant, nivelul de fond al radiației la Stația Spațială Internațională este mai mare decât pe Pământ (de aproximativ 200 de ori - n.red.), ceea ce îl face pe astronautul mai susceptibil la radiatii ionizante decât reprezentanții industriilor tradiționale periculoase pentru radiații, cum ar fi energia nucleară și diagnosticarea cu raze X.

Pe lângă dozimetrele individuale pentru astronauți, stația are și un sistem de monitorizare a radiațiilor. ... Fiecare senzor este situat în cabinele echipajului și câte un senzor în cele mici și diametru mare. Sistemul funcționează autonom 24 de ore pe zi. ... Astfel, Pământul are informații despre situația actuală a radiațiilor la stație. Sistemul de monitorizare a radiațiilor este capabil să emită un semnal de avertizare „Verificați radiația!”. Dacă s-ar întâmpla acest lucru, atunci am vedea focul unui banner cu un semnal sonor însoțitor pe panoul de alarmă al sistemelor. De-a lungul existenţei cosmicului stație internațională nu au existat astfel de cazuri.

În... zona Atlanticului de Sud... centurile de radiații „sac” deasupra Pământului din cauza existenței unei anomalii magnetice adânci sub Pământ. Navele spațiale care zboară deasupra Pământului, parcă, „dungă” centurile de radiații pentru o perioadă foarte scurtă de timp... pe viraje care trec prin regiunea anomaliei. În alte ture, nu există fluxuri de radiații și nu creează probleme participanților la expedițiile spațiale.

Anomalia magnetică din Atlanticul de Sud nu este singura „ghinion” de radiații pentru astronauți. Erupțiile solare, uneori generând particule foarte energetice... pot crea mari dificultăți pentru zborurile astronauților. Ce doză de radiație poate fi primită de un astronaut în cazul sosirii particulelor solare pe Pământ este în mare măsură o chestiune de întâmplare. Această valoare este determinată în principal de doi factori: gradul de distorsiune a câmpului magnetic dipol al Pământului în timpul furtunilor magnetice și parametrii orbitei navei spațiale în timpul unui eveniment solar. ... Echipajul poate avea noroc dacă orbitele din momentul invaziei SCR nu trec prin zone periculoase de latitudini înalte.

Una dintre cele mai puternice erupții de protoni - o furtună de radiații a erupțiilor solare care a provocat o furtună de radiații în apropierea Pământului, a avut loc destul de recent - 20 ianuarie 2005. O erupție solară de o putere similară a avut loc acum 16 ani, în octombrie 1989. Mulți protoni cu energii care depășesc sute de MeV au ajuns în magnetosfera Pământului. Apropo, astfel de protoni sunt capabili să depășească protecția unei grosimi echivalente cu aproximativ 11 centimetri de apă. Costumul astronautului este mai subțire. Biologii cred că dacă la acel moment astronauții se aflau în afara Stației Spațiale Internaționale, atunci, desigur, efectele radiațiilor ar fi afectat sănătatea astronauților. Dar erau înăuntrul ei. Protecția ISS este suficient de mare pentru a proteja echipajul de efectele adverse ale radiațiilor în multe cazuri. Așa a fost în timpul acestui eveniment. După cum au arătat măsurătorile cu ajutorul dozimetrelor de radiații, doza de radiații „captată” de astronauți nu a depășit doza pe care o primește o persoană în timpul unei examinări convenționale cu raze X. Cosmonauții ISS au primit 0,01 Gy sau ~ 0,01 Sievert... Adevărat, astfel de doze mici se datorează și faptului că, așa cum s-a scris mai devreme, stația se afla pe orbite „protejate magnetic”, ceea ce s-ar putea să nu se întâmple întotdeauna.

Neil Armstrong (primul astronaut care a mers pe Lună) a raportat Pământului despre senzațiile sale neobișnuite în timpul zborului: uneori a observat sclipiri strălucitoare în ochi. Uneori, frecvența lor ajungea la aproximativ o sută pe zi... Oamenii de știință... au ajuns la concluzia că... razele cosmice galactice sunt responsabile pentru asta. Sunt aceste particule de înaltă energie, care pătrund în globul ocular, provoacă strălucirea Cherenkov atunci când interacționează cu substanța care alcătuiește ochiul. Drept urmare, astronautul vede un fulger strălucitor. Cea mai eficientă interacțiune cu materia nu sunt protonii, care sunt cei mai mari în compoziția razelor cosmice a tuturor celorlalte particule, ci particulele grele - carbon, oxigen, fier. Aceste particule, având o masă mare, își pierd mult mai mult din energie pe unitatea de distanță parcursă decât omologii lor mai ușoare. Ei sunt cei responsabili pentru generarea strălucirii Cherenkov și excitarea retinei - membrana sensibilă a ochiului.

În timpul zborurilor spațiale pe distanțe lungi, rolul razelor cosmice galactice și solare ca factori periculoși pentru radiații crește. Se estimează că atunci când zboară spre Marte, GCR-urile devin principalul pericol de radiații. Zborul spre Marte durează aproximativ 6 luni, iar doza integrală - totală - de radiații de la GCR și SCR în această perioadă este de câteva ori mai mare decât doza de radiație către ISS pentru același timp. Prin urmare, riscul consecințelor radiațiilor asociat cu implementarea misiunilor în spațiul adânc crește semnificativ. Deci, pentru un an de zbor spre Marte, doza absorbită asociată cu GCR va fi de 0,2-0,3 Sv (fără ecranare). Poate fi comparată cu doza de la una dintre cele mai puternice rachete ale secolului trecut - august 1972. În timpul acestui eveniment, a fost de câteva ori mai mică: ~0,05 Sv.

Pericolul de radiații creat de GCR poate fi evaluat și prezis. O bogăție de material a fost acum acumulată pe variațiile temporale GCR asociate cu ciclul solar. Acest lucru a făcut posibilă crearea unui model pe baza căruia este posibil să se prezică fluxul GCR pentru orice perioadă de timp dată.

Lucrurile sunt mult mai complicate cu SCL. Erupțiile solare apar aleatoriu și nici măcar nu este evident că evenimente solare puternice au loc în ani care sunt neapărat aproape de activitatea maximă. Cel putin experienta anii recenti arată că acestea apar și în timpul luminii care se estompează.

Protonii erupțiilor solare reprezintă o amenințare reală pentru echipajele spațiale din misiuni pe distanță lungă. Luând din nou ca exemplu explozia din august 1972, se poate demonstra, recalculând fluxurile de protoni solari într-o doză de radiație, că la 10 ore după începerea evenimentului, aceasta a depășit valoarea letală pentru echipajul navei spațiale dacă erau în afara navei pe Marte sau, să zicem, pe Lună.

Aici este oportun să amintim zborurile americanului „Apollo” către Lună la sfârșitul anilor ’60 – începutul anilor ’70. În 1972, în august, a avut loc o erupție solară de aceeași putere ca în octombrie 1989. Apollo 16 a aterizat după călătoria sa lunară în aprilie 1972, iar următorul, Apollo 17, a fost lansat în decembrie. A avut noroc echipajul Apollo 16? Sigur că da. Calculele arată că, dacă astronauții Apollo ar fi fost pe Lună în august 1972, ar fi fost expuși la o doză de radiații de ~4 Sv. Sunt multe de salvat. Doar dacă... dacă nu se întorc repede pe Pământ pentru tratament de urgență. O altă opțiune este să mergi în cabina modulului lunar Apollo. Aici doza de radiații ar scădea de 10 ori. Pentru comparație, să spunem că protecția ISS este de 3 ori mai groasă decât cea a modulului lunar Apollo.

Pe înălțimi stații orbitale(~400 km) dozele de radiații depășesc de ~200 de ori valorile observate pe suprafața Pământului! În principal datorită particulelor din centurile de radiații.

Se știe că unele rute ale aeronavelor intercontinentale trec în apropierea regiunii polare nordice. Această zonă este cel mai puțin protejată de pătrunderea particulelor energetice și, prin urmare, în timpul erupțiilor solare, riscul expunerii la radiații pentru echipaj și pasageri crește. Erupțiile solare cresc dozele de radiații la altitudinile de zbor ale aeronavei de 20-30 de ori.

Recent, echipajele unor companii aeriene au fost informate despre începutul declanșării invaziei particulelor solare. O erupție solară puternică recentă, în noiembrie 2003, a făcut ca echipajul Delta al unui zbor Chicago-Hong Kong să se abată de la pistă: să ia o rută cu latitudine mai mică până la destinație.

Pământul este protejat de radiațiile cosmice de către atmosferă și câmpul magnetic. Pe orbită, fondul de radiație este de sute de ori mai mare decât pe suprafața Pământului. În fiecare zi, un astronaut primește o doză de radiații de 0,3-0,8 milisieverts - de aproximativ cinci ori mai mult decât cu o radiografie toracică. Când lucrați în spațiu deschis, impactul radiațiilor este chiar cu un ordin de mărime mai mare. Și în momentele de erupții solare puternice, puteți obține o normă de 50 de zile într-o singură zi la stație. Doamne ferește să lucrezi peste bord într-un astfel de moment - pentru o singură ieșire, poți alege doza permisă pentru întreaga ta carieră, care este de 1000 de milisievert. ÎN conditii normale ar fi suficient pentru patru ani – nimeni nu a zburat încă atât de mult. Mai mult, daunele aduse sănătății de la o astfel de expunere unică vor fi mult mai mari decât de la prelungit ani de zile.

Cu toate acestea, orbitele joase ale Pământului sunt încă relativ sigure. Câmpul magnetic al Pământului captează particule încărcate din vântul solar, formând centuri de radiații. Au forma unei gogoși late care înconjoară Pământul la ecuator, la o altitudine de 1.000 până la 50.000 de kilometri. Densitatea maximă de particule este atinsă la altitudini de aproximativ 4.000 și 16.000 de kilometri. Orice întârziere prelungită a navei în centurile de radiații reprezintă o amenințare gravă la adresa vieții echipajului. Traversându-le în drumul lor spre Lună, astronauții americani riscau să primească o doză de 10-20 milisievert în câteva ore – ca într-o lună de muncă pe orbită.

În zborurile interplanetare, problema protecției împotriva radiațiilor echipajului este și mai acută. Pământul acoperă jumătate din razele cosmice dure, iar magnetosfera sa blochează aproape complet fluxul vântului solar. În spațiu deschis, fără măsuri suplimentare de protecție, expunerea va crește cu un ordin de mărime. Uneori se discută ideea de a devia particulele cosmice cu câmpuri magnetice puternice, dar în practică nu s-a rezolvat încă nimic altceva decât ecranarea. Particulele de radiație cosmică sunt bine absorbite de combustibilul rachetei, ceea ce sugerează utilizarea rezervoarelor pline ca protecție împotriva radiațiilor periculoase.

Câmpul magnetic la poli nu este mic, ci mai degrabă mare. Este pur și simplu direcționat acolo aproape radial către Pământ, ceea ce duce la faptul că particulele vântului solar captate de câmpurile magnetice din curele de radiații, în anumite condiții, se mișcă (cad) în direcția Pământului la poli, provocând aurore. Acest lucru nu reprezintă un pericol pentru astronauți, deoarece traiectoria ISS trece mai aproape de zona ecuatorială. Pericolul este reprezentat de erupții solare puternice de clasa M și X cu ejecții coronare de materie (în principal protoni) îndreptate spre Pământ. În acest caz, astronauții aplică măsuri suplimentare de protecție împotriva radiațiilor.

Răspuns

CITAT: „... Nu protonii interacționează cel mai eficient cu materia, care reprezintă cel mai mare număr dintre toate celelalte particule din razele cosmice, ci particulele grele - carbon, oxigen, fier...”.

Vă rugăm să explicați ignoranților - de unde au venit particulele de carbon, oxigen, fier din vântul solar (razele cosmice, așa cum ați scris) și cum pot pătrunde în substanța care alcătuiește ochiul - prin costumul spațial?

Răspuns

Încă 2 comentarii

Explic... Lumina soarelui este fotoni(inclusiv cuante gamma și raze X, care sunt radiații penetrante).

Mai sunt ceva vânt însorit. Particule. De exemplu, electroni, ioni, nuclee atomice care zboară de la Soare și de la Soare. Există puțini nuclei grei (mai grei decât heliul) acolo, pentru că sunt puțini dintre ei în Soare însuși. Dar există multe particule alfa (nuclee de heliu). Și, în principiu, orice nucleu mai ușor decât un fier poate zbura (singura întrebare este numărul de sosire). Sinteza ulterioară a fierului pe Soare (mai ales în afara lui) nu merge. Prin urmare, doar fierul și ceva mai ușor (același carbon, de exemplu) pot zbura de la Soare.

Raze cosmice în sens restrâns- Acest particule încărcate cu viteză foarte mare(și nu încărcat, totuși, de asemenea), sosit din afara sistemului solar (în mare parte). Și, de asemenea, - radiații penetrante de acolo(uneori este considerat separat, nu se numără printre „razele”).

Printre alte particule, razele cosmice conțin nucleele oricăror atomi(în cantități diferite, desigur). Oarecum nucleele grele, lovind substanța, ionizează totul în calea lor(și, de asemenea, - deoparte: există ionizare secundară - deja de ceea ce este eliminat de-a lungul drumului). Și dacă au o viteză mare (și energie cinetică), atunci nucleele vor fi angajate în această afacere (zburând prin materie și ionizarea acesteia) pentru o lungă perioadă de timp și nu se vor opri curând. Respectiv, va zbura prin orice și nu va opri calea- până când consumă aproape toată energia cinetică. Chiar și poticnându-se direct într-un alt nucleu (și acest lucru este rar), ei îl pot arunca pur și simplu deoparte, aproape fără a schimba direcția mișcării lor. Sau nu în lateral, ci zboară mai departe mai mult sau mai puțin într-o direcție.

Imaginați-vă o mașină care s-a izbit de alta cu viteză maximă. Se va opri? Și, de asemenea, imaginați-vă că viteza lui este de multe mii de kilometri pe oră (și mai bine - pe secundă!), Și puterea îi permite să reziste oricărei lovituri. Acesta este miezul din spațiul cosmic.

Raze cosmice în sensul cel mai larg- acestea sunt raze cosmice în îngust, plus vântul solar și radiația pătrunzătoare de la Soare. (Ei bine, sau fără radiații penetrante, dacă se consideră separat).

Vântul solar este un flux de particule ionizate (în principal plasmă de heliu-hidrogen) care curge din coroana solară cu o viteză de 300-1200 km/s în spațiul înconjurător. Este una dintre componentele principale ale mediului interplanetar.

O multime de fenomene naturale asociate cu vântul solar, inclusiv cu fenomene meteorologice spațiale, cum ar fi furtunile magnetice și aurorele.

Conceptele de „vânt solar” (un flux de particule ionizate care zboară de la Soare la Pământ în 2-3 zile) și „lumină solară” (un flux de fotoni care zboară de la Soare la Pământ în medie de 8 minute și 17 secunde). ) nu trebuie confundat.

Datorită vântului solar, Soarele pierde aproximativ un milion de tone de materie în fiecare secundă. Vântul solar este format în principal din electroni, protoni și nuclee de heliu (particule alfa); nucleii altor elemente și particule neionizate (neutre din punct de vedere electric) sunt conținute într-o cantitate foarte mică.

Deși vântul solar provine din stratul exterior al Soarelui, el nu reflectă compoziția elementelor din acest strat, deoarece în urma proceselor de diferențiere, abundența unor elemente crește și unele scade (efectul FIP).

Raze cosmice - particule elementareși nucleele atomilor care se mișcă cu energii mari în spațiul cosmic[

Clasificare în funcție de originea razelor cosmice:

• în afara galaxiei noastre
• în galaxie
• in soare
• în spațiul interplanetar

Razele extragalactice și galactice sunt de obicei numite primare. Se obișnuiește să se numească fluxuri secundare de particule care trec și se transformă în atmosfera Pământului.

Razele cosmice sunt o componentă a radiațiilor naturale (radiația de fundal) de pe suprafața Pământului și în atmosferă.

Spectrul energetic al razelor cosmice constă din 43% din energia protonilor, încă 23% din energia heliului (particule alfa) și 34% din energia transportată de particulele rămase.

În ceea ce privește numărul de particule, razele cosmice sunt 92% protoni, 6% nuclee de heliu, aproximativ 1% elemente mai grele și aproximativ 1% electroni.

În mod tradițional, particulele observate în CR sunt împărțite în următoarele grupe... respectiv, protoni, particule alfa, ușoare, medii, grele și supergrele... compoziție chimică radiația cosmică primară este un conținut anormal de mare (de câteva mii de ori) de nuclee din grupa L (litiu, beriliu, bor) în comparație cu compoziția stelelor și a gazului interstelar. Acest fenomen se explică prin faptul că mecanismul de generare a particulelor cosmice accelerează în primul rând nucleele grele, care, atunci când interacționează cu protonii mediului interstelar, se descompun în nuclee mai ușoare.

Răspuns

cometariu