Kuo pavojinga žmonėms kosminė spinduliuotė?

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Žemė yra unikalus visų gyvų dalykų lopšys. Apsaugoti jos atmosferos ir magnetinio lauko, negalime galvoti apie radiacijos grėsmes, išskyrus tas, kurias sukuriame savo rankomis. Tačiau visi kosmoso tyrinėjimų projektai – artimi ir tolimi – visada susiduria su radiacinės saugos problema. Kosmosas yra priešiškas gyvenimui. Mūsų ten nelaukiama.

Tarptautinės kosminės stoties orbita kelis kartus buvo pakelta, o dabar jos aukštis viršija 400 km. Tai buvo padaryta siekiant atitraukti skraidančią laboratoriją nuo tankių atmosferos sluoksnių, kur dujų molekulės vis dar gana pastebimai lėtina skrydį ir stotis praranda aukštį. Kad orbitos koreguoti nebūtų per dažnai, būtų gerai stotį pakelti dar aukščiau, bet to padaryti negalima. Apatinė (protoninė) spinduliuotės juosta prasideda apie 500 km nuo Žemės. Ilgas skrydis bet kurio spinduliavimo diržo viduje (o jų yra du) bus pražūtingas įguloms.

Kosmonautas-likvidatorius

Nepaisant to, negalima teigti, kad tame aukštyje, kuriame šiuo metu skrenda TKS, nėra radiacinės saugos problemų. Pirma, Pietų Atlante yra vadinamoji Brazilijos arba Pietų Atlanto magnetinė anomalija. Čia Žemės magnetinis laukas tarsi smunka, o kartu su juo apatinė spinduliuotės juosta pasirodo esanti arčiau paviršiaus. Ir TKS vis dar ją liečia, skrisdama šioje srityje.

Antra, žmogui kosmose gresia galaktinė spinduliuotė – iš visų pusių ir milžinišku greičiu besiveržiantis įkrautų dalelių srautas, kurį sukelia supernovų sprogimai arba pulsarų, kvazarų ir kitų anomalių žvaigždžių kūnų veikla. Dalį šių dalelių sulaiko Žemės magnetinis laukas (tai yra vienas iš faktorių formuojantis spinduliuotės juostoms), o kita dalis praranda energiją susidūrus su atmosferoje esančiomis dujų molekulėmis.

Kažkas pasiekia Žemės paviršių, todėl mažas radioaktyvus fonas mūsų planetoje yra absoliučiai visur. Vidutiniškai Žemėje gyvenantis žmogus, nesusidūręs su spinduliuotės šaltiniais, kasmet gauna 1 milisiverto (mSv) dozę. TKS astronautas uždirba 0,5–0,7 mSv. Kasdien!

Radiacijos diržai

Žemės spinduliuotės juostos yra magnetosferos sritys, kuriose kaupiasi didelės energijos įkrautos dalelės. Vidinį diržą daugiausia sudaro protonai, o išorinį - elektronai. 2012 metais NASA palydovas aptiko dar vieną diržą, kuris yra tarp dviejų žinomų.

„Galima pateikti įdomų palyginimą“, – sako Viačeslavas Šuršakovas, Rusijos mokslų akademijos Biomedicininių problemų instituto kosmonautų radiacinės saugos skyriaus vedėjas, fizinių ir matematikos mokslų kandidatas. – Atominės elektrinės darbuotojo leistina metine doze laikoma 20 mSv – 20 kartų daugiau nei gauna paprastas žmogus. Reagavimo į avarijas specialistams, šiems specialiai apmokytiems žmonėms, didžiausia metinė dozė yra 200 mSv. Tai jau 200 kartų daugiau nei įprasta dozė ir… praktiškai tiek pat, kiek gauna astronautas, metus dirbęs TKS.

Šiuo metu medicina yra nustačiusi didžiausios dozės ribą, kurios negalima viršyti per visą žmogaus gyvenimą, kad būtų išvengta rimtų sveikatos problemų. Tai yra 1000 mSv arba 1 Sv. Taigi net AE darbuotojas su savo standartais gali ramiai dirbti penkiasdešimt metų, niekuo nesirūpindamas.

Kita vertus, astronautas išnaudos savo ribą vos per penkerius metus. Tačiau net ketverius metus skridęs ir įgijęs legalius 800 mSv vargu ar bus leistas į naują vienerių metų trukmės skrydį, nes kils grėsmė viršyti limitą.

„Kitas radiacijos pavojaus kosmose veiksnys, – aiškina Viačeslavas Šuršakovas, – yra Saulės aktyvumas, ypač vadinamoji protonų emisija. Išmetimo momentu per trumpą laiką TKS astronautas gali gauti papildomus 30 mSv. Gerai, kad saulės protonų įvykiai įvyksta retai – 1–2 kartus per 11 metų saulės aktyvumo ciklą. Blogai, kad šie procesai vyksta stochastiškai, atsitiktine tvarka ir sunkiai nuspėjami.

Nepamenu tokių, kad mūsų mokslas būtume iš anksto įspėti apie artėjantį paleidimą. Paprastai taip nėra. TKS dozimetrai staiga rodo padidėjusį foną, skambiname specialistams į Saulę ir gauname patvirtinimą: taip, mūsų žvaigždės veikla yra anomali. Būtent dėl tokių staigių saulės protonų įvykių mes niekada tiksliai nežinome, kokią dozę astronautas atsineš su savimi iš skrydžio.

Beprotiškos dalelės

Radiacinės problemos į Marsą vykstantiems įguloms prasidės jau Žemėje. 100 tonų ir daugiau sveriantis laivas dar ilgai turės būti greitinamas žemoje orbitoje, o dalis šios trajektorijos praeis radiacijos juostų viduje. Tai jau ne valandos, o dienos ir savaitės. Toliau – išeinant už magnetosferos ribų ir galaktikos spinduliuotės pradine forma, daug sunkių įkrautų dalelių, kurių poveikis po Žemės magnetinio lauko „skėčiu“jaučiamas mažai.

„Problema ta, – sako Viačeslavas Šuršakovas, – kad dalelių poveikis svarbiems žmogaus kūno organams (pavyzdžiui, nervų sistemai) šiandien mažai ištirtas. Galbūt dėl radiacijos astronautas praras atmintį, sukels nenormalias elgesio reakcijas ir agresiją. Ir labai tikėtina, kad šis poveikis nebus susijęs su doze. Kol nėra sukaupta pakankamai duomenų apie gyvų organizmų egzistavimą už Žemės magnetinio lauko ribų, leistis į ilgas kosmoso ekspedicijas yra labai rizikinga.

Kai radiacinės saugos ekspertai siūlo erdvėlaivių projektuotojams didinti biologinį saugumą, jie atsako į iš pažiūros gana racionalų klausimą: „Kokia problema? Ar kuris nors iš kosmonautų mirė nuo spindulinės ligos? Deja, laive gaunamos spinduliuotės dozės net ne ateities žvaigždėlaiviuose, o įprastoje TKS, nors ir atitinka standartus, nėra anaiptol nekenksmingos.

Kažkodėl sovietų kosmonautai niekada nesiskundė regėjimu – matyt, bijojo dėl karjeros, tačiau amerikiečių duomenys aiškiai rodo, kad kosminė spinduliuotė didina kataraktos ir lęšiuko drumstumo riziką. Astronautų kraujo tyrimai rodo, kad po kiekvieno skrydžio į kosmosą limfocituose padaugėja chromosomų aberacijų, kurios medicinoje laikomos naviko žymenimis. Apskritai buvo padaryta išvada, kad per gyvenimą gavus leistiną 1 Sv dozę, gyvenimas sutrumpėja vidutiniškai trejais metais.

Mėnulio rizika

Vienas iš „stiprių“„mėnulio sąmokslo“šalininkų argumentų yra tvirtinimas, kad radiacijos juostų kirtimas ir buvimas Mėnulyje, kur nėra magnetinio lauko, sukeltų neišvengiamą astronautų mirtį nuo spindulinės ligos. Amerikos astronautai tikrai turėjo kirsti Žemės radiacijos juostas – protonų ir elektronines. Tačiau tai atsitiko vos kelias valandas, o dozės, kurias „Apollo“įgulos gaudavo per misijas, buvo reikšmingos, tačiau panašios į tas, kurias gavo senbuviai TKS. „Žinoma, amerikiečiams pasisekė, – sako Viačeslavas Šuršakovas, – juk jų skrydžių metu neįvyko nė vienas saulės protonų įvykis. Jei taip atsitiktų, astronautai gautų subletalines dozes – ne 30 mSv, o 3 Sv.

Sušlapinkite savo rankšluosčius

„Mes, radiacinės saugos srities specialistai, – sako Viačeslavas Šuršakovas, – reikalaujame sustiprinti ekipažų apsaugą. Pavyzdžiui, TKS labiausiai pažeidžiamos yra kosmonautų kajutės, kuriose jie ilsisi. Ten papildomos masės nėra, o nuo kosmoso žmogų skiria tik kelių milimetrų storio metalinė sienelė. Jei šį barjerą sumažintume iki radiologijoje priimto vandens ekvivalento, tai tik 1 cm vandens.

Palyginimui: Žemės atmosfera, po kuria slepiames nuo radiacijos, prilygsta 10 m vandens. Neseniai pasiūlėme astronautų kajutes apsaugoti papildomu vandeniu suvilgytų rankšluosčių ir servetėlių sluoksniu – tai labai sumažintų radiacijos poveikį. Kuriami vaistai, apsaugantys nuo radiacijos, nors jie dar nenaudojami TKS.

Galbūt ateityje, pasitelkę medicinos ir genų inžinerijos metodus, pavyks pagerinti žmogaus organizmą taip, kad jo kritiniai organai būtų atsparesni radiaciniams veiksniams. Bet bet kokiu atveju, jei mokslas nekreipia dėmesio į šią problemą, galima pamiršti apie tolimus skrydžius į kosmosą.