Hvor farlig er kosmisk stråling for mennesker?

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Jorden er en unik vugge for alle levende ting. Beskyttet av atmosfæren og magnetfeltet, kan vi ikke tenke på strålingstrusler, bortsett fra de som vi lager med egne hender. Men alle prosjekter for romutforskning - nær og fjern - møter alltid problemet med strålingssikkerhet. Rommet er livsfiendtlig. Vi forventes ikke der.

Banen til den internasjonale romstasjonen har blitt løftet flere ganger, og nå er høyden over 400 km. Dette ble gjort for å flytte det flygende laboratoriet bort fra de tette lagene i atmosfæren, der gassmolekyler fortsatt ganske merkbart bremser flyten og stasjonen mister høyde. For ikke å korrigere banen for ofte, vil det være greit å heve stasjonen enda høyere, men dette lar seg ikke gjøre. Det nedre (proton) strålingsbeltet begynner omtrent 500 km fra jorden. En lang flytur innenfor noen av strålingsbeltene (og det er to av dem) vil være katastrofal for mannskapene.

Kosmonaut-likvidator

Likevel kan det ikke sies at det ikke er noe strålesikkerhetsproblem i høyden ISS flyr for øyeblikket. For det første er det i Sør-Atlanteren en såkalt brasiliansk, eller sør-atlantisk, magnetisk anomali. Her ser jordas magnetfelt ut til å synke, og med det viser det seg at det nedre strålingsbeltet er nærmere overflaten. Og ISS berører den fortsatt og flyr i dette området.

For det andre er mennesket i verdensrommet truet av galaktisk stråling - en strøm av ladede partikler som suser fra alle retninger og med en enorm hastighet, generert av supernovaeksplosjoner eller av aktiviteten til pulsarer, kvasarer og andre unormale stjernelegemer. Noen av disse partiklene holdes tilbake av jordas magnetfelt (som er en av faktorene i dannelsen av strålingsbelter), mens den andre delen mister energi ved kollisjoner med gassmolekyler i atmosfæren.

Noe når jordens overflate, slik at en liten radioaktiv bakgrunn er tilstede på planeten vår absolutt overalt. I gjennomsnitt mottar en person som bor på jorden som ikke har med strålingskilder en dose på 1 millisievert (mSv) årlig. En astronaut på ISS tjener 0,5–0,7 mSv. Daglig!

Strålingsbelter

Jordens strålingsbelter er områder av magnetosfæren der høyenergiladede partikler samler seg. Det indre beltet består hovedsakelig av protoner, det ytre består av elektroner. I 2012 ble et annet belte oppdaget av NASA-satellitten, som ligger mellom de to kjente.

"En interessant sammenligning kan gjøres," sier Vyacheslav Shurshakov, leder for avdelingen for strålingssikkerhet for kosmonauter ved Institutt for biomedisinske problemer ved det russiske vitenskapsakademiet, kandidat for fysiske og matematiske vitenskaper. – Tillatt årsdose for en kjernekraftverksansatt anses å være 20 mSv – 20 ganger mer enn en vanlig person får. For beredskapsspesialister, disse spesialtrente personene, er den maksimale årlige dosen 200 mSv. Dette er allerede 200 ganger mer enn den vanlige dosen og … praktisk talt samme mengde som en astronaut som har jobbet på ISS i et år får."

For tiden har medisinen etablert en maksimal dosegrense, som ikke kan overskrides i løpet av en persons liv for å unngå alvorlige helseproblemer. Dette er 1000 mSv, eller 1 Sv. Dermed kan selv en NPP-ansatt med sine standarder jobbe stille i femti år uten å bekymre seg for noe.

Astronauten vil derimot tømme grensen sin på bare fem år. Men selv etter å ha fløyet i fire år og oppnådd sine lovlige 800 mSv, vil han neppe få lov til å gå på et nytt fly av ett års varighet, fordi det vil være en trussel om å overskride grensen.

En annen faktor for strålingsfare i rommet, - forklarer Vyacheslav Shurshakov, - er solens aktivitet, spesielt de såkalte protonutslippene. I øyeblikket av et utkast, på kort tid, kan en astronaut på ISS motta ytterligere 30 mSv. Det er bra at solprotonhendelser sjelden forekommer - 1–2 ganger i en 11-årig solaktivitetssyklus. Det er ille at disse prosessene skjer stokastisk, i en tilfeldig rekkefølge, og er vanskelig å forutsi.

Jeg kan ikke huske at vi ville ha blitt advart på forhånd av vår vitenskap om den forestående utgivelsen. Dette er vanligvis ikke tilfelle. Dosimetre på ISS viser plutselig en økning i bakgrunnen, vi ringer spesialister på solen og mottar bekreftelse: ja, det er unormal aktivitet til stjernen vår. Det er på grunn av slike plutselige solprotonhendelser at vi aldri vet nøyaktig hvilken dose astronauten vil ha med seg fra flyturen."

Gale partikler

Strålingsproblemer for mannskaper som skal til Mars vil begynne så tidlig som på jorden. Et skip som veier 100 tonn eller mer vil måtte akselereres i lang tid i lav bane rundt jorden, og en del av denne banen vil passere inne i strålingsbeltene. Dette er ikke lenger timer, men dager og uker. Videre - går utover magnetosfæren og galaktisk stråling i sin opprinnelige form, mange tungt ladede partikler, hvis påvirkning under "paraplyen" av jordens magnetfelt føles lite.

"Problemet er," sier Vyacheslav Shurshakov, "at effekten av partikler på kritiske organer i menneskekroppen (for eksempel nervesystemet) er lite studert i dag. Kanskje vil stråling få astronauten til å miste hukommelsen, forårsake unormale atferdsreaksjoner og aggresjon. Og det er svært sannsynlig at disse effektene ikke vil være doserelaterte. Inntil nok data har blitt samlet om eksistensen av levende organismer utenfor jordens magnetfelt, er det svært risikabelt å dra på lange romekspedisjoner."

Når strålesikkerhetseksperter foreslår at romfartøydesignere øker biosikkerheten, svarer de på et tilsynelatende ganske rasjonelt spørsmål: «Hva er problemet? Døde noen av kosmonautene av strålesyke? Dessverre er strålingsdosene som mottas om bord, ikke engang fremtidens stjerneskip, men den vanlige ISS, selv om de passer inn i standardene, er ikke i det hele tatt ufarlige.

Av en eller annen grunn klaget sovjetiske kosmonauter aldri over synet deres - tilsynelatende var de redde for karrieren, men amerikanske data viser tydelig at kosmisk stråling øker risikoen for grå stær og linseopacitet. Blodprøver av astronauter viser en økning i kromosomavvik i lymfocytter etter hver romflukt, som regnes som en tumormarkør i medisinen. Generelt ble det konkludert med at å få en tillatt dose på 1 Sv i løpet av et liv forkorter livet med tre år i gjennomsnitt.

Månerisiko

Et av de "sterke" argumentene til tilhengerne av "månekonspirasjonen" er påstanden om at å krysse strålingsbeltene og være på månen, der det ikke er noe magnetfelt, ville føre til uunngåelig død for astronauter fra strålingssyke. Amerikanske astronauter måtte virkelig krysse jordens strålingsbelter – proton og elektronisk. Men dette skjedde i bare noen få timer, og dosene som ble mottatt av Apollo-mannskapene under oppdragene viste seg å være betydelige, men sammenlignbare med de som ble mottatt av de gamle ISS. "Selvfølgelig var amerikanerne heldige," sier Vyacheslav Shurshakov, "tross alt skjedde det ikke en eneste solprotonhendelse under deres flyvninger. Hvis dette skjedde, ville astronauter motta subletale doser - ikke 30 mSv, men 3 Sv.

Få håndklærne våte

"Vi, spesialister innen strålingssikkerhet," sier Vyacheslav Shurshakov, "insisterer på at beskyttelsen av mannskapene skal styrkes. For eksempel på ISS er de mest sårbare kosmonautenes hytter, hvor de hviler. Det er ingen ekstra masse der, og bare en flere millimeter tykk metallvegg skiller en person fra verdensrommet. Hvis vi reduserer denne barrieren til vannekvivalenten som er akseptert i radiologi, er det bare 1 cm vann.

Til sammenligning: Jordens atmosfære, som vi gjemmer oss under for stråling, tilsvarer 10 m vann. Vi foreslo nylig å beskytte astronautenes hytter med et ekstra lag med vann-gjennomvåte håndklær og servietter, noe som i stor grad ville redusere effekten av stråling. Det utvikles legemidler for å beskytte mot stråling, selv om de ennå ikke er brukt på ISS.

Kanskje vil vi i fremtiden, ved å bruke metodene for medisin og genteknologi, være i stand til å forbedre menneskekroppen slik at dens kritiske organer er mer motstandsdyktige mot strålingsfaktorer. Men i alle fall, uten vitenskapens oppmerksomhet til dette problemet, kan man glemme langdistanse romflyvninger."