Hvor farlig er kosmisk stråling for mennesker?

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Jorden er en unik vugge for alt levende. Beskyttet af dens atmosfære og magnetiske felt kan vi ikke tænke på strålingstrusler, undtagen dem, vi skaber med vores egne hænder. Men alle projekter inden for rumudforskning - nær og fjern - støder uvægerligt på problemet med strålingssikkerhed. Rummet er livsfjendtligt. Der forventes vi ikke.

Den internationale rumstations kredsløb er blevet løftet flere gange, og nu er dens højde over 400 km. Dette blev gjort for at flytte det flyvende laboratorium væk fra atmosfærens tætte lag, hvor gasmolekyler stadig ret mærkbart bremser flyvningen, og stationen er ved at miste højde. For ikke at korrigere kredsløbet for ofte, ville det være godt at hæve stationen endnu højere, men det kan ikke lade sig gøre. Det nedre (proton) strålingsbælte begynder omkring 500 km fra Jorden. En lang flyvning inde i et af strålingsbælterne (og der er to af dem) vil være katastrofal for besætningerne.

Kosmonaut-likvidator

Ikke desto mindre kan det ikke siges, at der ikke er noget strålingssikkerhedsproblem i den højde, hvor ISS flyver i øjeblikket. For det første er der i det sydlige Atlanterhav en såkaldt brasiliansk eller sydatlantisk magnetisk anomali. Her ser Jordens magnetfelt ud til at synke, og med det viser det nederste strålingsbælte sig at være tættere på overfladen. Og ISS rører den stadig og flyver i dette område.

For det andet er mennesket i rummet truet af galaktisk stråling - en strøm af ladede partikler, der suser fra alle retninger og med en enorm hastighed, genereret af supernovaeksplosioner eller af aktiviteten af pulsarer, kvasarer og andre unormale stjernelegemer. Nogle af disse partikler tilbageholdes af Jordens magnetfelt (som er en af faktorerne i dannelsen af strålingsbælter), mens den anden del mister energi ved kollisioner med gasmolekyler i atmosfæren.

Noget når jordens overflade, så en lille radioaktiv baggrund er til stede på vores planet absolut overalt. I gennemsnit modtager en person, der bor på Jorden, som ikke beskæftiger sig med strålingskilder, en dosis på 1 millisievert (mSv) årligt. En astronaut på ISS tjener 0,5-0,7 mSv. Daglige!

Strålebælter

Jordens strålingsbælter er områder af magnetosfæren, hvori højenergiladede partikler ophobes. Det indre bælte består hovedsageligt af protoner, det ydre består af elektroner. I 2012 blev endnu et bælte opdaget af NASA-satellitten, som er placeret mellem de to kendte.

"Der kan laves en interessant sammenligning," siger Vyacheslav Shurshakov, leder af afdelingen for strålingssikkerhed for kosmonauter ved Institut for Biomedicinske Problemer ved Det Russiske Videnskabsakademi, kandidat for fysiske og matematiske videnskaber. - Den tilladte årlige dosis for en atomkraftværksansat anses for at være 20 mSv - 20 gange mere end en almindelig person modtager. For beredskabsspecialister, disse specialuddannede personer, er den maksimale årlige dosis 200 mSv. Dette er allerede 200 gange mere end den sædvanlige dosis og … praktisk talt den samme mængde som en astronaut, der har arbejdet på ISS i et år, får."

I øjeblikket har medicin etableret en maksimal dosisgrænse, som ikke kan overskrides i en persons liv for at undgå alvorlige helbredsproblemer. Dette er 1000 mSv eller 1 Sv. Således kan selv en NPP-medarbejder med sine standarder arbejde stille i halvtreds år uden at bekymre sig om noget.

Astronauten vil derimod udtømme sin grænse på kun fem år. Men selv efter at have fløjet i fire år og opnået sine lovlige 800 mSv, vil han næppe få lov på en ny flyvning af et års varighed, fordi der vil være en trussel om at overskride grænsen.

En anden faktor for strålingsfare i rummet, - forklarer Vyacheslav Shurshakov, - er Solens aktivitet, især de såkaldte protonemissioner. I det øjeblik, hvor en udsmidning sker, kan en astronaut på ISS på kort tid modtage yderligere 30 mSv. Det er godt, at solprotonhændelser sjældent forekommer - 1-2 gange i en 11-årig solaktivitetscyklus. Det er dårligt, at disse processer foregår stokastisk, i en tilfældig rækkefølge, og er svære at forudsige.

Jeg kan ikke huske sådan, at vi ville være blevet advaret på forhånd af vores videnskab om den forestående udgivelse. Dette er normalt ikke tilfældet. Dosimetre på ISS viser pludselig en stigning i baggrunden, vi ringer til specialister på Solen og modtager bekræftelse: ja, der er unormal aktivitet af vores stjerne. Det er på grund af sådanne pludselige solprotonhændelser, at vi aldrig ved præcis, hvilken dosis astronauten vil tage med sig fra flyvningen."

Skøre partikler

Strålingsproblemer for besætninger, der skal til Mars, vil begynde allerede på Jorden. Et skib, der vejer 100 tons eller mere, vil skulle accelereres i lang tid i lav kredsløb om jorden, og en del af denne bane vil passere inde i strålingsbælterne. Det er ikke længere timer, men dage og uger. Yderligere - går ud over magnetosfæren og galaktisk stråling i sin oprindelige form, mange tunge ladede partikler, hvis påvirkning under "paraplyen" af Jordens magnetfelt mærkes lidt.

"Problemet er," siger Vyacheslav Shurshakov, "at virkningen af partikler på kritiske organer i den menneskelige krop (for eksempel nervesystemet) er blevet undersøgt lidt i dag. Måske vil stråling få astronauten til at miste hukommelsen, forårsage unormale adfærdsreaktioner og aggression. Og det er meget sandsynligt, at disse virkninger ikke vil være dosis-relaterede. Indtil der er akkumuleret nok data om eksistensen af levende organismer uden for Jordens magnetfelt, er det meget risikabelt at tage på lange rumekspeditioner."

Når strålingssikkerhedseksperter foreslår, at rumfartøjsdesignere øger biosikkerheden, svarer de på et tilsyneladende ret rationelt spørgsmål: "Hvad er problemet? Døde nogen af kosmonauterne af strålingssyge?" Desværre er de strålingsdoser, der modtages om bord, ikke engang fremtidens rumskibe, men den sædvanlige ISS, selvom de passer ind i standarderne, er slet ikke harmløse.

Af en eller anden grund klagede sovjetiske kosmonauter aldrig over deres syn - tilsyneladende var de bange for deres karriere, men amerikanske data viser tydeligt, at kosmisk stråling øger risikoen for grå stær og linseopacitet. Blodprøver af astronauter viser en stigning i kromosomafvigelser i lymfocytter efter hver rumflyvning, hvilket betragtes som en tumormarkør i medicin. Generelt blev det konkluderet, at modtagelse af en tilladt dosis på 1 Sv i løbet af en levetid forkorter livet med tre år i gennemsnit.

Månerisiko

Et af de "stærke" argumenter fra tilhængerne af "månesammensværgelsen" er påstanden om, at krydsning af strålingsbælterne og at være på månen, hvor der ikke er noget magnetfelt, ville forårsage astronauters uundgåelige død af strålingssyge. Amerikanske astronauter skulle virkelig krydse Jordens strålingsbælter – protoner og elektroniske. Men dette skete kun i et par timer, og de doser, som Apollo-besætningerne modtog under missionerne, viste sig at være betydelige, men sammenlignelige med dem, som de gamle på ISS modtog. "Selvfølgelig var amerikanerne heldige," siger Vyacheslav Shurshakov, "der skete trods alt ikke en eneste solprotonbegivenhed under deres flyvninger. Hvis dette skete, ville astronauter modtage subletale doser - ikke 30 mSv, men 3 Sv.

Få dine håndklæder våde

"Vi, specialister inden for strålingssikkerhed," siger Vyacheslav Shurshakov, "insisterer på, at beskyttelsen af besætningerne skal styrkes. For eksempel på ISS er de mest sårbare kosmonauternes hytter, hvor de hviler. Der er ingen ekstra masse der, og kun en metalvæg på flere millimeter tyk adskiller en person fra det ydre rum. Hvis vi reducerer denne barriere til den vandækvivalent, der accepteres i radiologi, er det kun 1 cm vand.

Til sammenligning: Jordens atmosfære, som vi gemmer os under for stråling, svarer til 10 m vand. Vi foreslog for nylig at beskytte astronauternes kabiner med et ekstra lag af vandgennemblødte håndklæder og servietter, hvilket i høj grad ville reducere virkningerne af stråling. Lægemidler udvikles til at beskytte mod stråling, selvom de endnu ikke bruges på ISS.

Måske vil vi i fremtiden ved hjælp af metoderne inden for medicin og genteknologi være i stand til at forbedre den menneskelige krop, så dens kritiske organer er mere modstandsdygtige over for strålingsfaktorer. Men under alle omstændigheder, uden videnskabens opmærksomhed på dette problem, kan man glemme alt om langdistance-rumflyvninger."