KaTaKlizm.org > Радиация и ее проблемы > Радиация в космосе

Радиация в космосе

25.11.2011

Добавить и поделится

Опубликовать в Яндекс
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Мой Мир

Высокий уровень радиации в космосе становится опасен для космонавтов по мере того, как атмосфера и магнитные поля, окружающие Землю, остаются позади. Радиационное излучение в открытом космосе обладает огромной энергией, представляя собой мощный поток электромагнитного излучения. Подобные условия существуют и на Луне, лишенной какого-либо магнитного поля и атмосферы. Наиболее опасной в космическом полете считается ионизирующая (проникающая) радиация, которая создается в результате галактического космического излучения, а также излучения солнечных вспышек и радиационного пояса Земли. Неионизирующая радиация в виде инфракрасного и ультрафиолетового излучения Солнца, видимого света и электромагнитного излучения, не представляет особой опасности для космонавта, поскольку сквозь оболочку скафандра и обшивку космического корабля она не проникает.

 

Известно, что ионизирующая радиация оказывает весьма пагубное воздействие на жизненные процессы, протекающие в клетках организма человека. Проникая в толщу вещества, фотоны (частицы высокой энергии) взаимодействуют с его атомами и, образуют, в результате, пары заряженных частиц — ионы. Типичный путь прохождения тяжелых ионизирующих частиц первичного космического излучения через вещество представлен на рис. 19.

 

радиация

радиация

 

Рис. 19. При космическом излучении частицы с высокой энергией, проникающей в ткани тела и теряя свою энергию, ионизируют атомы вдоль пути пробега и таким образом разрушают клетки ткани. На микрофотографии показан след частицы с атомным номером Z=24±2 [титан, ванадий, хром, марганец или железо]

 

В значительно большей степени действие проникающей радиации сказывается на биологическом объекте, нежели на неживом веществе. Малоизменяющиеся конструкции неживых объектов, к примеру, камней, как правило, нечувствительны даже к огромным дозам ионизирующей радиации. Наиболее чувствительными к радиации оказываются клетки костного мозга и кроветворных тканей.

 радиация

Рис. 20. Устойчивость организмов к действию радиации тем меньше, чем выше уровень их эволюционного развити

Механизм радиационных поражений чрезвычайно разнообразен: здесь и механические повреждения (разрывы) важнейших молекулярных структур, например, хромосом, и другие сложные химические процессы. Первоначально незаряженные молекулы превращаются под воздействием радиации в активные центры: радикалы Н, ОН и НО2. Они способны, как рекомбинироваться в H2O2, так и нарушать метаболизм клеток, вступая в реакцию с их органическими веществами.

 

Таким образом, радиационное поражение клеток происходит в результате:

 

- повреждения молекулярных структур организма (дезоксирибонуклеиновой кислоты, например);

 

- вторичных химических реакций в ядре и протоплазме.

 

Схема поражения клетки проникающей радиацией представлена на рис. 21.

я

 

радиация

 

Радиация оказывает пагубное влияние и на воспроизводительные функции живого организма, зачастую вызывая изменения на генетическом уровне. В результате изменений в хромосомах, имеется реальная опасность тех или иных мутаций. Проникающая радиация приводит, в том числе, и к бесплодию.

 

В экспериментальной лаборатории Лос-Аламоса облучению подвергались 25 поколений мышиных самцов; доза облучения при этом в шесть тысяч раз превышала обычный радиационный фон. По результатам эксперимента, было установлено последовательное сокращение количества особей в каждом помете, а также увеличение случаев рождения подопытных мышат с водянкой головного мозга и числа мертворожденных особей. Выносливость же потомства по отношению к стрессу и физическим нагрузкам была заметно снижена.

После длительного медико-биологического эксперимента на двух собаках (самцах, в течение 22 дней находящихся в условиях орбитального полета на советском искусственном спутнике Земли «Космос-110»), у них было обнаружено до 70% аномальных сперматозоидов. Количество таких сперматозоидов у контрольных животных составило 10—15%. Тем не менее, несмотря на это, побывавшие в космосе собаки дали здоровое потомство.

 

На сегодняшний день имеется недостаточно данных относительно уровня воздействия ионизирующей радиации на космический корабль. Соответственно, установить требования к той или иной защите во время дальних и продолжительных космических полетах чрезвычайно трудно. Но все же, медико-биологические исследования и предполагаемые уровни радиации в космосе дали основание для определения предельно допустимых доз радиации для участвующих в выполнении программы «Аполлон» космонавтов. Эти дозы составляют: 980 бэр для кистей рук, ступней ног и лодыжек (голеностопных суставов), 700 бэр для кожи всего тела, 200 бэр для глаз и 200 бэр для кроветворных органов.

 

Результаты проведенных на растениях и других биологических объектах экспериментов (на запущенном в сентябре 1967 года американском спутнике  «Биос-2») показали, что влияние радиации в условиях невесомости усиливается. Судя по этим данным, опасность ионизирующей радиации для человека (особенно для активных половых, а также молодых, быстро делящихся клеток) может быть более губительной, чем предполагалось ранее. После определения эффекта от воздействия невесомости и космической радиации на помещенных в капсулу «Биос-2» дрозофил, ос, оранжевую хлебную плесень, мучных жучков и другие биологические объекты, ученые пришли к выводу, что живой организм в условиях космоса более чувствителен к радиации, нежели на Земле.

 

Лучшим способом ослабления проникающей радиации является поглощение ее энергии во время прохождения через толщу того или иного вещества. Соответственно, пути защиты космонавтов от радиации сводятся к изысканию эффективного экранирующего материала. При этом, идеальная защита должна иметь плотность земной атмосферы (1000 г/см2) и магнитное поле, соответствующее полю вокруг земного шара в районе экватора. К примеру, для создания эквивалентной радиационной космической защиты потребовался бы слой воды толщиной приблизительной в 10 м или же свинцовый экран метровой толщины.

 радиация

Рис. 22. Захваченные протоны из состава космических лучей и солнечные протоны поясов Ван Аллена вызывают в космическом корабле вторичную радиацию, дозы которой зависят от толщины алюминиевой обшивки в гипотетическом космическом корабле

 

На представленном графике показано, какие дозы получат космонавты, находящиеся в космическом корабле, при облучении первичными, вторичными протонами и нейтронами, в случае использования для защиты алюминиевых экранов той или иной толщины. Становится понятно, насколько, на самом деле, сложна проблема защиты от ионизирующей радиации.

 

Установлено, что увеличение веса экранов не поможет решить проблему, поскольку рентгеновское излучение генерируется при прохождении фотонов через металлы. Когда космический корабль проходит через магнитный пояс, в нем формируются мощные потоки вторичной радиации. Вторичная радиация другого вида (потоки испарительных и каскадных нейтронов, мезонов и протонов отдачи) возникает в результате ядерного взаимодействия в экранирующем материале. Все эти разновидности вторичной радиации представляют неизменную опасность для космонавтов. В будущих космических ракетах, для защиты от вторичной радиации, скорее всего, будут поставлены и внутренние экраны. Возможно, вокруг космического корабля будут созданы искусственные магнитные поля, защищающие корабль, подобно тому, как защищают Землю окружающие ее магнитные пояса.

 

Построенный из нержавеющей стали, алюминия и фенольно-эпоксидных смол, корпус корабля «Аполлон», образует экран плотностью 7,5 г/см2. Подобный экран является оптимальным для защиты от обычной солнечной радиации трех космонавтов. Наиболее мощная из зарегистрированных на сегодняшний день солнечных вспышек создала бы внутри корабля «Аполлон» дозу облучения, равную 70 mrad. Лунный модуль этого корабля, имеющий экран плотностью 1,5 г/см2, недостаточен для защиты космонавтов от подобных солнечных вспышек.

 

В настоящее время проводятся исследования по изысканию возможных фармакологических способов защиты человека от облучения, в том числе. Цистамин, глутатион, цистеин и аминоэтилизотиуроний – одни из множества исследуемых препаратов, которые, однако, не показывают особо эффективных результатов. Во-первых, большинство экспериментов проводится на животных и в земных условиях; во-вторых, подобные препараты следует вводить в организм еще до начала облучения. Кроме всего прочего, имеет место и проблема токсичности данных препаратов. И, наконец, с помощью тех или иных фармакологических средств возможно обеспечение защиты человека лишь от гамма-излучения и рентгеновских лучей, но никак не от сильнейшего ионизирующего излучения протонов, альфа-частиц и быстрых нейтронов.

 

Возможно, дозы облучения на Луне и не столь велики. Однако, для того, чтобы  во время экспедиций на Луну не подвергать космонавтов риску облучения, необходимы еще более тщательные расчеты, в том числе, солнечных вспышек.

Стоимость архитектурных проектов загородного дома. Проект отопления загородного дома, найти.

Tags: радиация

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*


2 + пять =