Betapa bahayanya sinaran kosmik untuk manusia?

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Bumi adalah buaian unik semua makhluk hidup. Dilindungi oleh atmosfera dan medan magnetnya, kita tidak boleh memikirkan ancaman radiasi, kecuali yang kita cipta dengan tangan kita sendiri. Walau bagaimanapun, semua projek penerokaan angkasa lepas - dekat dan jauh - selalu menghadapi masalah keselamatan sinaran. Angkasa bermusuhan dengan kehidupan. Kami tidak dijangka di sana.

Orbit Stesen Angkasa Antarabangsa telah diangkat beberapa kali, dan kini ketinggiannya melebihi 400 km. Ini dilakukan untuk mengalihkan makmal terbang dari lapisan atmosfera yang padat, di mana molekul gas masih agak ketara memperlahankan penerbangan dan stesen itu kehilangan ketinggian. Untuk tidak membetulkan orbit terlalu kerap, adalah baik untuk menaikkan stesen lebih tinggi, tetapi ini tidak boleh dilakukan. Sabuk sinaran (proton) yang lebih rendah bermula kira-kira 500 km dari Bumi. Penerbangan panjang di dalam mana-mana tali pinggang sinaran (dan terdapat dua daripadanya) akan membawa bencana kepada krew.

Angkasawan-pencair

Namun begitu, ia tidak boleh dikatakan bahawa tiada masalah keselamatan sinaran pada ketinggian di mana ISS sedang terbang. Pertama, di Atlantik Selatan terdapat anomali magnetik yang dipanggil Brazil, atau Atlantik Selatan. Di sini, medan magnet Bumi kelihatan mengendur, dan dengan itu, tali pinggang sinaran yang lebih rendah ternyata lebih dekat ke permukaan. Dan ISS masih menyentuhnya, terbang di kawasan ini.

Kedua, manusia di angkasa diancam oleh sinaran galaksi - aliran zarah bercas yang meluru dari semua arah dan pada kelajuan yang luar biasa, yang dihasilkan oleh letupan supernova atau oleh aktiviti pulsar, quasar dan jasad bintang anomali lain. Sebahagian daripada zarah ini dikekalkan oleh medan magnet Bumi (yang merupakan salah satu faktor dalam pembentukan sabuk sinaran), manakala sebahagian lagi kehilangan tenaga dalam perlanggaran dengan molekul gas di atmosfera.

Sesuatu mencapai permukaan Bumi, supaya latar belakang radioaktif kecil hadir di planet kita di mana-mana sahaja. Secara purata, seseorang yang hidup di Bumi yang tidak berurusan dengan sumber sinaran menerima dos 1 millisievert (mSv) setiap tahun. Seorang angkasawan di ISS memperoleh 0.5–0.7 mSv. Setiap hari!

Tali pinggang sinaran

Sabuk sinaran Bumi adalah kawasan magnetosfera di mana zarah bercas tenaga tinggi terkumpul. Sabuk dalam terdiri terutamanya daripada proton, yang luar terdiri daripada elektron. Pada tahun 2012, satu lagi tali pinggang ditemui oleh satelit NASA, yang terletak di antara dua tali pinggang yang diketahui.

"Perbandingan yang menarik boleh dibuat," kata Vyacheslav Shurshakov, ketua jabatan keselamatan sinaran angkasawan di Institut Masalah Bioperubatan Akademi Sains Rusia, Calon Sains Fizikal dan Matematik. - Dos tahunan yang dibenarkan untuk pekerja loji tenaga nuklear dianggap 20 mSv - 20 kali ganda lebih daripada yang diterima oleh orang biasa. Bagi pakar tindak balas kecemasan, orang yang terlatih khas ini, dos tahunan maksimum ialah 200 mSv. Ini sudah 200 kali ganda lebih daripada dos biasa dan … boleh dikatakan jumlah yang sama seperti yang diperoleh oleh angkasawan yang telah bekerja di ISS selama setahun."

Pada masa ini, ubat telah menetapkan had dos maksimum, yang tidak boleh dilampaui semasa hayat seseorang untuk mengelakkan masalah kesihatan yang serius. Ini ialah 1000 mSv, atau 1 Sv. Oleh itu, walaupun pekerja RFN dengan standardnya boleh bekerja dengan senyap selama lima puluh tahun tanpa perlu risau tentang apa-apa.

Angkasawan itu, sebaliknya, akan menghabiskan hadnya dalam masa lima tahun sahaja. Tetapi, walaupun telah terbang selama empat tahun dan memperoleh 800 mSv sahnya, dia tidak akan dibenarkan menaiki penerbangan baharu dalam tempoh satu tahun, kerana akan ada ancaman melebihi had.

Satu lagi faktor bahaya sinaran di angkasa, - jelas Vyacheslav Shurshakov, - adalah aktiviti Matahari, terutamanya yang dipanggil pelepasan proton. Pada saat lontar, dalam masa yang singkat, seorang angkasawan di ISS boleh menerima tambahan 30 mSv. Adalah baik bahawa kejadian proton suria jarang berlaku - 1–2 kali dalam kitaran aktiviti suria 11 tahun. Adalah buruk bahawa proses ini berlaku secara stokastik, dalam susunan rawak, dan sukar untuk diramalkan.

Saya tidak ingat bahawa kita akan diberi amaran terlebih dahulu oleh sains kita tentang pembebasan yang akan datang. Ini biasanya tidak berlaku. Dosimeter di ISS tiba-tiba menunjukkan peningkatan di latar belakang, kami memanggil pakar di Matahari dan menerima pengesahan: ya, terdapat aktiviti anomali bintang kami. Ini kerana kejadian proton suria secara tiba-tiba yang kita tidak pernah tahu dengan tepat berapa dos yang akan dibawa oleh angkasawan dari penerbangan."

Zarah gila

Masalah sinaran untuk kru yang pergi ke Marikh akan bermula seawal Bumi. Sebuah kapal seberat 100 tan atau lebih perlu dipercepatkan untuk masa yang lama di orbit bumi rendah, dan sebahagian daripada trajektori ini akan melalui dalam tali pinggang sinaran. Ini bukan lagi jam, tetapi hari dan minggu. Selanjutnya - melampaui magnetosfera dan sinaran galaksi dalam bentuk asalnya, banyak zarah bercas berat, kesannya di bawah "payung" medan magnet Bumi terasa sedikit.

"Masalahnya," kata Vyacheslav Shurshakov, "bahawa kesan zarah pada organ kritikal tubuh manusia (contohnya, sistem saraf) tidak banyak dikaji hari ini. Mungkin sinaran akan menyebabkan angkasawan kehilangan ingatan, menyebabkan tindak balas tingkah laku yang tidak normal dan pencerobohan. Dan kemungkinan besar kesan ini tidak berkaitan dengan dos. Sehingga data yang mencukupi telah terkumpul mengenai kewujudan organisma hidup di luar medan magnet Bumi, adalah sangat berisiko untuk melakukan ekspedisi angkasa lepas."

Apabila pakar keselamatan sinaran mencadangkan bahawa pereka kapal angkasa meningkatkan biosekuriti, mereka menjawab soalan yang kelihatan agak rasional: “Apakah masalahnya? Adakah mana-mana angkasawan mati akibat penyakit radiasi? Malangnya, dos sinaran yang diterima di atas kapal bukan juga kapal luar angkasa masa depan, tetapi ISS biasa, walaupun ia sesuai dengan piawaian, sama sekali tidak berbahaya.

Atas sebab tertentu, angkasawan Soviet tidak pernah mengeluh tentang penglihatan mereka - nampaknya, mereka takut untuk kerjaya mereka, tetapi data Amerika jelas menunjukkan bahawa sinaran kosmik meningkatkan risiko katarak dan kelegapan lensa. Ujian darah angkasawan menunjukkan peningkatan dalam penyimpangan kromosom dalam limfosit selepas setiap penerbangan angkasa lepas, yang dianggap sebagai penanda tumor dalam perubatan. Secara umum, disimpulkan bahawa menerima dos yang dibenarkan sebanyak 1 Sv sepanjang hayat memendekkan hayat sebanyak tiga tahun secara purata.

Risiko bulan

Salah satu hujah "kuat" penyokong "konspirasi lunar" ialah dakwaan bahawa melintasi tali pinggang sinaran dan berada di bulan, di mana tiada medan magnet, akan menyebabkan kematian angkasawan yang tidak dapat dielakkan akibat penyakit radiasi. Angkasawan Amerika benar-benar terpaksa melintasi tali pinggang sinaran Bumi - proton dan elektronik. Tetapi ini berlaku hanya untuk beberapa jam, dan dos yang diterima oleh kru Apollo semasa misi ternyata penting, tetapi setanding dengan yang diterima oleh ISS lama. "Sudah tentu, orang Amerika bernasib baik," kata Vyacheslav Shurshakov, "lagipun, tidak satu pun peristiwa proton solar berlaku semasa penerbangan mereka. Jika ini berlaku, angkasawan akan menerima dos sublethal - bukan 30 mSv, tetapi 3 Sv.

Basahkan tuala anda

"Kami, pakar dalam bidang keselamatan sinaran," kata Vyacheslav Shurshakov, "menegaskan bahawa perlindungan kru diperkukuh. Sebagai contoh, di ISS, yang paling terdedah ialah kabin angkasawan, tempat mereka berehat. Tiada jisim tambahan di sana, dan hanya dinding logam setebal beberapa milimeter memisahkan seseorang dari angkasa lepas. Jika kita mengurangkan halangan ini kepada setara air yang diterima dalam radiologi, ia hanya 1 cm air.

Sebagai perbandingan: atmosfera Bumi, di mana kita bersembunyi dari sinaran, adalah bersamaan dengan 10 m air. Kami baru-baru ini mencadangkan untuk melindungi kabin angkasawan dengan lapisan tambahan tuala dan tuala yang direndam air, yang akan mengurangkan kesan radiasi dengan banyak. Dadah sedang dibangunkan untuk melindungi daripada radiasi, walaupun ia belum digunakan di ISS.

Mungkin pada masa hadapan, dengan menggunakan kaedah perubatan dan kejuruteraan genetik, kita akan dapat memperbaiki tubuh manusia supaya organ kritikalnya lebih tahan terhadap faktor radiasi. Tetapi dalam apa jua keadaan, tanpa perhatian sains terhadap masalah ini, seseorang boleh melupakan penerbangan angkasa jarak jauh."