Cât de periculoase sunt radiațiile cosmice pentru oameni?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Pământul este un leagăn unic al tuturor viețuitoarelor. Protejat de atmosfera și câmpul magnetic, nu ne putem gândi la amenințările radiațiilor, cu excepția celor pe care le creăm cu propriile mâini. Cu toate acestea, toate proiectele de explorare a spațiului - aproape și departe - se confruntă invariabil cu problema siguranței radiațiilor. Spațiul este ostil vieții. Nu suntem așteptați acolo.

Orbita Stației Spațiale Internaționale a fost ridicată de mai multe ori, iar acum înălțimea ei 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 destul de 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. Centura inferioară de radiații (protoni) începe la aproximativ 500 km de Pământ. 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 nu există nicio problemă de siguranță a radiațiilor la altitudinea la care ISS zboară în prezent. În primul rând, în Atlanticul de Sud există o așa-numită 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, omul în spațiu este amenințat de radiația galactică - un flux de particule încărcate care se repetă din toate direcțiile și cu o viteză extraordinară, generate de exploziile supernovelor sau de activitatea pulsarilor, quasarelor și a altor corpuri stelare anormale. Unele dintre aceste particule sunt reținute de câmpul magnetic al Pământului (care este unul dintre factorii în formarea centurilor de radiații), în timp ce cealaltă parte pierde energie în ciocnirile 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 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!

Centuri de radiații

Centurile de radiații ale Pământului sunt regiuni ale magnetosferei în care se acumulează particule încărcate cu energie înaltă. Centura interioară este formată în principal din protoni, cea 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 a cosmonauților de la Institutul de Probleme Biomedicale al Academiei Ruse de Științe, candidat pentru Științe Fizice și Matematice. - Doza anuală admisă pentru un angajat al centralei nucleare este considerată a fi de 20 mSv - de 20 de ori mai mult decât o primește o persoană obișnuită. Pentru specialiștii de intervenție în situații de urgență, aceste persoane special instruite, doza maximă anuală este de 200 mSv. Aceasta este deja de 200 de ori mai mare decât doza obișnuită și… practic aceeași cantitate pe care o primește un astronaut care a lucrat la ISS timp de un an.”

În prezent, medicina a stabilit o limită de doză maximă, care nu poate fi depășită pe parcursul vieții unei persoane pentru a evita probleme grave de sănătate. Acesta este 1000 mSv sau 1 Sv. Astfel, chiar și un angajat al NPP cu standardele sale poate lucra în liniște timp de cincizeci de ani fără să-și facă griji pentru nimic.

Astronautul, în schimb, își va epuiza limita în doar cinci ani. Dar, chiar dacă a zburat timp de patru ani și a câștigat cei 800 mSv legali, cu greu i se va permite să efectueze un nou zbor cu o durată de un an, deoarece va exista amenințarea de a depăși limita.

„Un alt factor de risc de radiații în spațiu, - explică Vyacheslav Shurshakov, - este activitatea Soarelui, în special așa-numitele emisii de protoni. În momentul unei ejecții, în scurt timp, un astronaut de pe ISS poate primi încă 30 mSv. Este bine că evenimentele cu protoni solari apar rar - de 1-2 ori într-un ciclu de activitate solară de 11 ani. Este rău că aceste procese apar stocastic, într-o ordine aleatorie și sunt greu de prezis.

Nu-mi amintesc că am fi fost avertizați în prealabil de știința noastră despre eliberarea iminentă. Acesta nu este de obicei cazul. Dozimetrele de pe ISS arată brusc o creștere a fundalului, sunăm specialiști pe Soare și primim confirmare: da, există activitate anormală a stelei noastre. Din cauza unor astfel de evenimente bruște de protoni solari, nu știm niciodată exact ce doză va aduce astronautul cu el din zbor.”

Particule nebunești

Problemele de radiații pentru echipajele care merg pe Marte vor începe încă de pe Pământ. O navă care cântărește 100 de tone sau mai mult va trebui să fie accelerată mult timp pe orbita joasă a pământului, iar o parte din această traiectorie va trece în interiorul centurilor de radiații. Acestea nu mai sunt ore, ci zile și săptămâni. Mai departe - trecând dincolo de magnetosferă și radiația galactică în forma sa originală, multe particule grele încărcate, al căror impact sub „umbrela” câmpului magnetic al Pământului se simte puțin.

„Problema este”, spune Vyacheslav Shurshakov, „că efectul particulelor asupra organelor critice ale corpului uman (de exemplu, sistemul nervos) a fost puțin studiat astăzi. Poate că radiațiile vor face ca astronautul să își piardă memoria, să provoace reacții comportamentale anormale și agresivitate. Și este foarte probabil ca aceste efecte să nu fie legate de doză. Până nu se vor acumula suficiente date despre existența organismelor vii în afara câmpului magnetic al Pământului, este foarte riscant să pleci în expediții spațiale lungi.”

Când experții în radioprotecția sugerează că proiectanții de nave spațiale sporesc biosecuritatea, ei răspund la o întrebare aparent destul de rațională: „Care este problema? A murit vreunul dintre cosmonauți din cauza radiațiilor?” Din păcate, dozele de radiații primite la bord nici măcar navele viitoare, dar ISS-ul obișnuit, deși se încadrează în standarde, nu sunt deloc inofensive.

Din anumite motive, cosmonauții sovietici nu s-au plâns niciodată de vederea lor - se pare că le era frică pentru cariera lor, dar datele americane arată clar că radiațiile cosmice cresc riscul de cataracte și opacități ale cristalinului. Testele de sânge ale astronauților arată 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 cu trei ani în medie.

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 cu adevărat să traverseze centurile de radiații ale Pământului - protoni și electronice. Dar asta s-a întâmplat doar pentru 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 s-a întâmplat niciun eveniment de proton solar în timpul zborurilor lor. Dacă s-ar întâmpla acest lucru, astronauții ar primi doze subletale - nu 30 mSv, ci 3 Sv.

Udați-vă prosoapele

„Noi, specialiştii în domeniul siguranţei radiaţiilor”, spune Vyacheslav Shurshakov, „stăruim ca protecţia echipajelor să fie consolidată. De exemplu, pe ISS, cele mai vulnerabile sunt cabinele cosmonauților, unde se odihnesc. Nu există nicio masă suplimentară acolo și doar un perete metalic gros de câțiva milimetri separă o persoană de spațiul cosmic. Dacă reducem această barieră la echivalentul de apă acceptat în radiologie, este doar 1 cm de apă.

Spre comparație: atmosfera Pământului, sub care ne ascundem de radiații, echivalează cu 10 m de apă. Ne-am propus recent să protejăm cabinele astronauților cu un strat suplimentar de prosoape și șervețele îmbibate cu apă, care ar reduce foarte mult efectele radiațiilor. Sunt dezvoltate medicamente pentru a proteja împotriva radiațiilor, deși nu sunt încă folosite pe ISS.

Poate că, în viitor, folosind metodele medicinei și ingineriei genetice, vom putea îmbunătăți corpul uman, astfel 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, se poate uita de zborurile spațiale pe distanțe lungi.”