De aarde is een unieke bakermat van alle levende wezens. Beschermd door zijn atmosfeer en magnetisch veld, kunnen we niet denken aan stralingsbedreigingen, behalve degene die we met onze eigen handen creëren. Alle projecten van ruimteverkenning - dichtbij en veraf - lopen echter steevast op het probleem van stralingsveiligheid. De kosmos staat vijandig tegenover het leven. We worden daar niet verwacht.
De baan van het internationale ruimtestation ISS is verschillende keren opgetild en is nu meer dan 400 km hoog. Dit werd gedaan om het vliegende laboratorium weg te halen van de dichte lagen van de atmosfeer, waar gasmoleculen de vlucht nog merkbaar vertragen en het station hoogte verliest. Om de baan niet te vaak te corrigeren, zou het goed zijn om het station nog hoger te brengen, maar dit is niet mogelijk. De onderste (protonen) stralingsgordel begint ongeveer 500 km van de aarde. Een lange vlucht in een van de stralingsgordels (en er zijn er twee) zal rampzalig zijn voor de bemanning.
Kosmonaut-vereffenaar
Toch kan niet worden gezegd dat er geen stralingsveiligheidsprobleem is op de hoogte waarop het ISS momenteel vliegt. Ten eerste is er in het Zuid-Atlantische gebied de zogenaamde Braziliaanse of Zuid-Atlantische magnetische anomalie. Hier lijkt het magnetische veld van de aarde te verzakken, en daarmee blijkt de onderste stralingsgordel dichter bij het oppervlak te zijn. En het ISS raakt het nog steeds aan, vliegend in dit gebied.
Ten tweede wordt de mens in de ruimte bedreigd door galactische straling - een stroom geladen deeltjes die uit alle richtingen en met enorme snelheid voortsnelt, gegenereerd door supernova-explosies of door de activiteit van pulsars, quasars en andere abnormale sterrenlichamen. Sommige van deze deeltjes worden vastgehouden door het aardmagnetische veld (dat een van de factoren is bij de vorming van stralingsgordels), terwijl het andere deel energie verliest bij botsingen met gasmoleculen in de atmosfeer. Iets bereikt het aardoppervlak, zodat absoluut overal een kleine radioactieve achtergrond op onze planeet aanwezig is. Gemiddeld krijgt een persoon op aarde die niet met stralingsbronnen te maken heeft jaarlijks een dosis van 1 millisievert (mSv). Een astronaut op het ISS verdient 0,5-0,7 mSv. Dagelijks!
Stralingsbanden
Promotie video:
De stralingsgordels van de aarde zijn gebieden van de magnetosfeer waarin hoogenergetische geladen deeltjes zich ophopen. De binnenband bestaat voornamelijk uit protonen, de buitenste uit elektronen. In 2012 werd een andere riem ontdekt door de NASA-satelliet, die zich tussen de twee bekende bevindt.
"Er kan een interessante vergelijking worden gemaakt", zegt Vyacheslav Shurshakov, hoofd van de afdeling stralingsveiligheid van kosmonauten bij het Instituut voor biomedische problemen van de Russische Academie van Wetenschappen, kandidaat voor fysische en wiskundige wetenschappen. - De toelaatbare jaardosis voor een werknemer van een kerncentrale wordt geacht 20 mSv te zijn - 20 keer meer dan een gewoon persoon ontvangt. Voor BHV-specialisten, deze speciaal opgeleide mensen, is de maximale jaardosis 200 mSv. Dit is al 200 keer meer dan de gebruikelijke dosis en … praktisch hetzelfde als de astronaut die een jaar aan het ISS heeft gewerkt”.
Momenteel heeft de geneeskunde een maximale limietdosis vastgesteld die tijdens het leven van een persoon niet mag worden overschreden om ernstige gezondheidsproblemen te voorkomen. Dit is 1000 mSv, of 1 Sv. Zo kan zelfs een NPP-werker met zijn normen vijftig jaar lang rustig werken zonder zich ergens zorgen over te maken. De kosmonaut daarentegen zal zijn limiet in slechts vijf jaar hebben uitgeput. Maar zelfs nadat hij vier jaar heeft gevlogen en zijn wettelijke 800 mSv heeft behaald, zal hij nauwelijks op een nieuwe vlucht van een jaar worden toegelaten, omdat hij de limiet dreigt te overschrijden.
“Een andere factor van stralingsgevaar in de ruimte, - legt Vyacheslav Shurshakov uit, - is de activiteit van de zon, vooral de zogenaamde protonenemissies. Op het moment van uitwerpen kan een astronaut op het ISS in korte tijd 30 mSv extra ontvangen. Het is goed dat solaire protonengebeurtenissen zelden voorkomen - 1-2 keer in een 11-jarige zonneactiviteitscyclus. Het is slecht dat deze processen stochastisch plaatsvinden, in willekeurige volgorde, en moeilijk te voorspellen zijn. Ik kan me niet zo herinneren dat we van tevoren door onze wetenschap zouden zijn gewaarschuwd voor een aanstaande vrijlating. Dit is meestal niet het geval. Dosimeters op het ISS vertonen plotseling een toename in de achtergrond, we bellen specialisten op de zon en krijgen bevestiging: ja, er is een abnormale activiteit van onze ster. Het is vanwege zulke plotselinge solaire protonengebeurtenissen die we nooit zeker wetenwelke dosis zal de kosmonaut van de vlucht meebrengen."
Deeltjes die je gek maken
Stralingsproblemen voor bemanningen die naar Mars gaan, zullen al op aarde beginnen. Een schip van 100 of meer ton zal lange tijd in een lage baan om de aarde moeten worden versneld en een deel van dit traject zal binnen de stralingsgordels passeren. Dit zijn geen uren meer, maar dagen en weken. Verder - voorbij de magnetosfeer en galactische straling in zijn oorspronkelijke vorm, veel zwaar geladen deeltjes, waarvan de impact onder de "paraplu" van het magnetische veld van de aarde weinig wordt gevoeld.
"Het probleem is", zegt Vyacheslav Shurshakov, "dat het effect van deeltjes op cruciale organen van het menselijk lichaam (bijvoorbeeld het zenuwstelsel) vandaag de dag nog weinig is onderzocht. Het is mogelijk dat straling ervoor zorgt dat de astronaut geheugen verliest, abnormale gedragsreacties en agressie veroorzaakt. En het is zeer waarschijnlijk dat deze effecten niet dosisafhankelijk zijn. Totdat er voldoende gegevens over het bestaan van levende organismen buiten het magnetisch veld van de aarde zijn verzameld, is het erg riskant om op lange ruimte-expedities te gaan."
Wanneer stralingsveiligheidsexperts suggereren dat ontwerpers van ruimtevaartuigen de bioveiligheid vergroten, beantwoorden ze een ogenschijnlijk redelijk rationele vraag: “Wat is het probleem? Is een van de kosmonauten gestorven aan stralingsziekte? Helaas zijn de stralingsdoses die aan boord worden ontvangen, zelfs niet de sterrenschepen van de toekomst, maar het gebruikelijke ISS, hoewel ze binnen de normen passen, helemaal niet ongevaarlijk. Om de een of andere reden klaagden Sovjetkosmonauten nooit over hun gezichtsvermogen - blijkbaar waren ze bang voor hun carrière, maar Amerikaanse gegevens laten duidelijk zien dat kosmische straling het risico op cataract en lensopaciteit verhoogt. Bloedonderzoeken van astronauten tonen een toename van chromosomale afwijkingen in lymfocyten na elke ruimtevlucht, wat in de geneeskunde als een tumormarker wordt beschouwd. Over het algemeen werd geconcludeerd datdat het verkrijgen van een toegestane dosis van 1 Sv gedurende een leven de levensduur met gemiddeld drie jaar verkort.
Lunaire risico's
Een van de "sterke" argumenten van de aanhangers van de "maansamenzwering" is de bewering dat het oversteken van de stralingsgordels en het op de maan zijn, waar geen magnetisch veld is, de onvermijdelijke dood van astronauten door stralingsziekte zou veroorzaken. Amerikaanse astronauten moesten echt de stralingsgordels van de aarde oversteken - protonen en elektronisch. Maar dit gebeurde slechts een paar uur, en de doses die de Apollo-bemanningen tijdens de missies kregen, bleken aanzienlijk te zijn, maar vergelijkbaar met die van de ISS-oldtimers. "De Amerikanen hadden natuurlijk geluk", zegt Vyacheslav Shurshakov, "er gebeurde tenslotte geen enkel zonneprotonengebeurtenis tijdens hun vluchten. Als dit was gebeurd, zouden astronauten subletale doses hebben gekregen - niet 30 mSv, maar 3 Sv.
Maak je handdoeken nat
"Wij, specialisten op het gebied van stralingsveiligheid", zegt Vyacheslav Shurshakov, "staan erop dat de bescherming van bemanningen wordt versterkt. Op het ISS zijn bijvoorbeeld de meest kwetsbare hutten van de astronauten, waar ze rusten. Er is daar geen extra massa, en alleen een metalen muur van enkele millimeters dik scheidt een persoon van de ruimte. Als we deze barrière verlagen tot het in de radiologie geaccepteerde waterequivalent, is het slechts 1 cm water. Ter vergelijking: de atmosfeer van de aarde, waaronder we ons verbergen voor straling, komt overeen met 10 m water. We hebben onlangs voorgesteld om de cabines van astronauten te beschermen met een extra laag met water doordrenkte handdoeken en servetten, wat de effecten van straling aanzienlijk zou verminderen. Er worden medicijnen ontwikkeld ter bescherming tegen straling, hoewel ze op het ISS nog niet worden gebruikt. Kan zijn,in de toekomst zullen we met behulp van de methoden van geneeskunde en genetische manipulatie het menselijk lichaam kunnen verbeteren, zodat zijn kritische organen beter bestand zijn tegen stralingsfactoren. Maar in ieder geval, zonder veel aandacht van de wetenschap voor dit probleem, kan men ruimtevluchten over lange afstanden vergeten."
Oleg Makarov
