รังสีคอสมิกก่อให้เกิดอันตรายต่อนักบินอวกาศอย่างไร รังสีคอสมิกและอันตรายในการบินอวกาศ การแผ่รังสีในอวกาศ

รังสีคอสมิกเป็นปัญหาสำคัญสำหรับนักออกแบบยานอวกาศ พวกเขามุ่งมั่นที่จะปกป้องนักบินอวกาศจากมันซึ่งจะอยู่บนพื้นผิวดวงจันทร์หรือเดินทางไกลสู่ส่วนลึกของจักรวาล หากไม่มีการป้องกันที่จำเป็น อนุภาคเหล่านี้จะลอยออกมา ความเร็วมหาศาลจะเจาะร่างกายของนักบินอวกาศและทำลาย DNA ของเขาซึ่งอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็งได้ น่าเสียดายที่จนถึงตอนนี้วิธีการป้องกันที่ทราบทั้งหมดนั้นไม่ได้ผลหรือปฏิบัติไม่ได้
วัสดุที่แต่เดิมใช้ในการสร้างยานอวกาศ เช่น อะลูมิเนียม ดักจับอนุภาคอวกาศบางส่วน แต่ภารกิจระยะยาวในอวกาศจำเป็นต้องมีการปกป้องที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น
องค์การการบินและอวกาศแห่งสหรัฐอเมริกา (NASA) เต็มใจรับแนวคิดที่ฟุ่มเฟือยที่สุดเมื่อมองแวบแรก ท้ายที่สุดแล้วไม่มีใครสามารถคาดเดาได้อย่างแน่นอนว่าวันหนึ่งพวกเขาคนไหนที่จะกลายเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ การวิจัยอวกาศ- หน่วยงานมีสถาบันพิเศษสำหรับแนวคิดขั้นสูง (สถาบัน NASA สำหรับแนวคิดขั้นสูง - NIAC) ซึ่งออกแบบมาเพื่อสะสมการพัฒนาดังกล่าวในระยะยาว ผ่านสถาบันนี้ NASA แจกจ่ายทุนให้กับมหาวิทยาลัยและสถาบันต่างๆ เพื่อพัฒนา "ความบ้าคลั่งอันเจิดจ้า"
ขณะนี้มีการสำรวจตัวเลือกต่อไปนี้:

การป้องกันด้วยวัสดุบางชนิดวัสดุบางชนิด เช่น น้ำหรือโพลีโพรพีลีน มีคุณสมบัติในการป้องกันที่ดี แต่เพื่อที่จะปกป้องยานอวกาศร่วมกับพวกเขา จำเป็นต้องมีพวกมันจำนวนมาก และน้ำหนักของเรือก็จะใหญ่จนไม่อาจยอมรับได้
ปัจจุบัน พนักงานของ NASA ได้พัฒนาวัสดุที่มีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษชนิดใหม่ที่เกี่ยวข้องกับโพลีเอทิลีน ซึ่งพวกเขาวางแผนที่จะใช้ในการประกอบยานอวกาศในอนาคต “พลาสติกอวกาศ” จะสามารถปกป้องนักบินอวกาศจากรังสีคอสมิกได้ดีกว่าเกราะโลหะ แต่จะเบากว่าโลหะที่เรารู้จักมาก ผู้เชี่ยวชาญมั่นใจว่าเมื่อวัสดุได้รับการต้านทานความร้อนเพียงพอก็จะสามารถสร้างผิวหนังของยานอวกาศได้
ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่ามีเพียงเปลือกโลหะทั้งหมดเท่านั้นที่จะอนุญาตให้ยานอวกาศที่มีคนขับผ่านแถบรังสีของโลก ซึ่งเป็นกระแสของอนุภาคที่มีประจุซึ่งถูกกักไว้โดยสนามแม่เหล็กใกล้ดาวเคราะห์ ไม่พบสิ่งนี้ระหว่างเที่ยวบินไปยัง ISS เนื่องจากวงโคจรของสถานีผ่านไปต่ำกว่าพื้นที่อันตรายอย่างเห็นได้ชัด นอกจากนี้ นักบินอวกาศยังถูกคุกคามจากเปลวสุริยะซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดแกมมาและรังสีเอกซ์ และบางส่วนของเรือเองก็สามารถแผ่รังสีทุติยภูมิได้ เนื่องจากการสลายตัวของไอโซโทปรังสีที่เกิดขึ้นระหว่าง "การเผชิญหน้าครั้งแรก" กับรังสี
ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าพลาสติก RXF1 ใหม่สามารถรับมือกับปัญหาเหล่านี้ได้ดีกว่า และความหนาแน่นที่ต่ำของพลาสติกก็ไม่ใช่ข้อโต้แย้งสุดท้ายที่สนับสนุน: ความสามารถในการรองรับของจรวดยังไม่สูงพอ ทราบผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการเมื่อเปรียบเทียบกับอะลูมิเนียม: RXF1 สามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า 3 เท่า โดยมีความหนาแน่นน้อยกว่า 3 เท่า และดักจับอนุภาคพลังงานสูงได้มากกว่า โพลีเมอร์ยังไม่ได้รับการจดสิทธิบัตร ดังนั้นจึงยังไม่มีการรายงานวิธีการผลิต Lenta.ru รายงานสิ่งนี้โดยอ้างอิงถึง science.nasa.gov

โครงสร้างที่ทำให้พองได้โมดูลแบบพองได้ซึ่งทำจากพลาสติก RXF1 ที่ทนทานเป็นพิเศษ ไม่เพียงแต่จะมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นเมื่อเปิดตัว แต่ยังเบากว่าโครงสร้างเหล็กที่แข็งแกร่งอีกด้วย แน่นอนว่านักพัฒนาจะต้องให้การป้องกันที่เชื่อถือได้พอสมควรต่ออุกกาบาตขนาดเล็กควบคู่กับ "เศษอวกาศ" แต่ไม่มีอะไรที่เป็นไปไม่ได้โดยพื้นฐานเกี่ยวกับเรื่องนี้
มีบางอย่างอยู่ที่นั่นแล้ว - เรือไร้คนขับแบบเป่าลม Genesis II ส่วนตัวอยู่ในวงโคจรแล้ว เปิดตัวในปี 2550 โดยจรวด Dnepr ของรัสเซีย ยิ่งไปกว่านั้น น้ำหนักของมันค่อนข้างน่าประทับใจสำหรับอุปกรณ์ที่สร้างโดยบริษัทเอกชน - มากกว่า 1,300 กก.

CSS (สถานีอวกาศเชิงพาณิชย์) สกายวอล์คเกอร์เป็นโครงการเชิงพาณิชย์ของสถานีวงโคจรแบบพองได้ NASA กำลังจัดสรรเงินประมาณ 4 พันล้านดอลลาร์เพื่อสนับสนุนโครงการสำหรับปี 2554-2556 เรากำลังพูดถึงการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่สำหรับโมดูลพองลมสำหรับการสำรวจอวกาศและเทห์ฟากฟ้า ระบบสุริยะ.

ไม่ทราบว่าโครงสร้างพองจะราคาเท่าไร แต่มีการประกาศต้นทุนทั้งหมดสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่แล้ว ในปี 2554 จะมีการจัดสรรเงิน 652 ล้านดอลลาร์เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ ในปี 2555 (หากไม่มีการแก้ไขงบประมาณอีกครั้ง) - 1,262 ล้านดอลลาร์ในปี 2556 - 1,808 ล้านดอลลาร์ ค่าใช้จ่ายในการวิจัยได้รับการวางแผนที่จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่เมื่อคำนึงถึงประสบการณ์ที่น่าเศร้า ของกำหนดเวลาที่พลาดและการประมาณการ Constellations โดยไม่ได้มุ่งเน้นไปที่โปรแกรมขนาดใหญ่เพียงโปรแกรมเดียว
โมดูลพองลม อุปกรณ์อัตโนมัติสำหรับยานพาหนะเชื่อมต่อ ระบบจัดเก็บเชื้อเพลิงในวงโคจร โมดูลช่วยชีวิตอัตโนมัติ และคอมเพล็กซ์ที่รับประกันการลงจอดบนยานพาหนะอื่นๆ เทห์ฟากฟ้า- นี่เป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของภารกิจที่ NASA กำลังเผชิญอยู่เพื่อแก้ปัญหาการลงจอดมนุษย์บนดวงจันทร์

ป้องกันแม่เหล็กและไฟฟ้าสถิตแม่เหล็กอันทรงพลังสามารถใช้เพื่อขับไล่อนุภาคที่ลอยอยู่ได้ แต่แม่เหล็กนั้นหนักมากและยังไม่ทราบว่าสนามแม่เหล็กที่แรงพอที่จะสะท้อนรังสีคอสมิกจะเป็นอันตรายเพียงใดสำหรับนักบินอวกาศ

ยานอวกาศหรือสถานีบนพื้นผิวดวงจันทร์ที่มีการป้องกันแม่เหล็ก แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดแบบทอรอยด์ที่มีความแรงของสนามจะไม่ยอมให้รังสีคอสมิกส่วนใหญ่ทะลุเข้าไปในห้องนักบินที่อยู่ภายในแม่เหล็กได้ และด้วยเหตุนี้จึงลดปริมาณรังสีทั้งหมดจากรังสีคอสมิกลงได้หลายสิบเท่าหรือมากกว่านั้น

โครงการที่น่าหวังของ NASA คือเกราะป้องกันรังสีไฟฟ้าสถิตสำหรับฐานดวงจันทร์และกล้องโทรทรรศน์ดวงจันทร์พร้อมกระจกเหลว (ภาพประกอบจาก spaceflightnow.com)

โซลูชั่นชีวการแพทย์ร่างกายมนุษย์สามารถแก้ไขความเสียหายของ DNA ที่เกิดจากรังสีในปริมาณเล็กน้อยได้ หากความสามารถนี้เพิ่มขึ้น นักบินอวกาศจะสามารถทนต่อการได้รับรังสีคอสมิกเป็นเวลานานได้ รายละเอียดเพิ่มเติม

การป้องกันไฮโดรเจนเหลว NASA กำลังพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการใช้ถังเชื้อเพลิงในยานอวกาศที่มีไฮโดรเจนเหลว ซึ่งสามารถวางไว้รอบๆ ห้องลูกเรือ เพื่อป้องกันรังสีคอสมิก แนวคิดนี้มีพื้นฐานมาจากข้อเท็จจริงที่ว่ารังสีคอสมิกสูญเสียพลังงานเมื่อชนกับโปรตอนของอะตอมอื่น เนื่องจากอะตอมไฮโดรเจนมีโปรตอนเพียงตัวเดียวในนิวเคลียส โปรตอนหนึ่งตัวจากรังสี "เบรก" นิวเคลียสแต่ละตัวของมัน ในองค์ประกอบที่มีนิวเคลียสหนักกว่า โปรตอนบางตัวจะปิดกั้นองค์ประกอบอื่น ดังนั้นรังสีคอสมิกจึงไปไม่ถึงพวกมัน สามารถให้การป้องกันไฮโดรเจนได้ แต่ไม่เพียงพอต่อการป้องกันความเสี่ยงของโรคมะเร็ง

ไบโอสูทโครงการชุดชีวภาพนี้พัฒนาโดยกลุ่มอาจารย์และนักศึกษาจากรัฐแมสซาชูเซตส์ สถาบันเทคโนโลยี(เอ็มไอที). "ไบโอ" - เข้า ในกรณีนี้ไม่ได้หมายถึงเทคโนโลยีชีวภาพ แต่หมายถึงความเบาความสะดวกสบายที่ผิดปกติสำหรับชุดอวกาศและในบางกรณีถึงกับมองไม่เห็นของเปลือกซึ่งก็คือความต่อเนื่องของร่างกาย
แทนที่จะเย็บและติดชุดอวกาศจากผ้าหลายๆ ชิ้นแยกกัน ชุดอวกาศจะถูกพ่นลงบนผิวหนังของบุคคลโดยตรงในรูปแบบของสเปรย์ที่แข็งตัวอย่างรวดเร็ว จริงอยู่ หมวกกันน็อค ถุงมือ และรองเท้าบู๊ตจะยังคงเหมือนเดิม
เทคโนโลยีของการฉีดพ่น (ใช้โพลีเมอร์พิเศษเป็นวัสดุ) กำลังได้รับการทดสอบโดยกองทัพอเมริกันแล้ว กระบวนการนี้เรียกว่า Electrospinlacing ซึ่งได้รับการพัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญจากศูนย์วิจัยกองทัพสหรัฐฯ - ศูนย์ระบบทหาร Natick
พูดง่ายๆ ก็คือเราสามารถพูดได้ว่าหยดเล็กๆ หรือเส้นใยสั้นของโพลีเมอร์ได้รับประจุไฟฟ้า และภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าสถิต จะพุ่งเข้าหาเป้าหมายซึ่งเป็นวัตถุที่ต้องถูกปกคลุมด้วยฟิล์ม ซึ่งพวกมันจะก่อตัวเป็น พื้นผิวหลอมละลาย นักวิทยาศาสตร์จาก MIT ตั้งใจที่จะสร้างสิ่งที่คล้ายกัน แต่สามารถสร้างฟิล์มกันความชื้นและอากาศบนร่างกายของคนที่มีชีวิตได้ หลังจากแข็งตัวแล้วฟิล์มก็จะได้รับ มีความแข็งแรงสูงโดยคงความยืดหยุ่นเพียงพอต่อการเคลื่อนไหวของแขนและขา
ควรเสริมว่าโครงการนี้มีตัวเลือกให้ฉีดพ่นหลายชั้นบนตัวถังในลักษณะเดียวกัน สลับกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในตัวที่หลากหลาย

แนวการพัฒนาชุดอวกาศตามที่นักวิทยาศาสตร์ MIT จินตนาการ (ภาพประกอบจากเว็บไซต์ mvl.mit.edu)

และผู้ประดิษฐ์ชุด biosuit พูดถึงการที่ฟิล์มโพลีเมอร์สามารถกระชับตัวเองได้ในกรณีที่เกิดความเสียหายเล็กน้อย
แม้แต่ศาสตราจารย์ดาวา นิวแมนเองก็ไม่สามารถคาดเดาได้ว่าจะเป็นไปได้เมื่อใด อาจจะสิบปี อาจจะห้าสิบปี

แต่ถ้าคุณไม่เริ่มก้าวไปสู่ผลลัพธ์นี้ตอนนี้ “อนาคตที่แสนวิเศษ” ก็จะไม่มา

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ทันทีที่ชาวอเมริกันเริ่มโครงการอวกาศ เจมส์ แวน อัลเลน นักวิทยาศาสตร์ของพวกเขาก็ได้ค้นพบที่ค่อนข้างสำคัญ อเมริกันคนแรก ดาวเทียมประดิษฐ์ซึ่งพวกเขาปล่อยขึ้นสู่วงโคจรนั้นมีขนาดเล็กกว่าโซเวียตมาก แต่แวน อัลเลนก็คิดที่จะติดเครื่องนับไกเกอร์เข้ากับมัน ดัง​นั้น สิ่ง​ที่​แสดง​ออก​เมื่อ​ปลาย​ศตวรรษ​ที่ 19 จึง​เป็น​การ​ยืน​ยัน​อย่าง​เป็น​ทาง​การ. นักวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียง นิโคลา เทสลา ตั้งสมมติฐานว่าโลกถูกล้อมรอบด้วยแถบรังสีที่รุนแรง

ภาพถ่ายโลกโดยนักบินอวกาศ William Anders

ระหว่างภารกิจอะพอลโล 8 (เอกสารสำคัญของ NASA)

อย่างไรก็ตาม เทสลาได้รับการพิจารณาว่าเป็นคนที่มีความแปลกประหลาดอย่างมาก และถึงขั้นคลั่งไคล้ในด้านวิชาการ ดังนั้นสมมติฐานของเขาเกี่ยวกับยักษ์ยักษ์ที่เกิดจากดวงอาทิตย์ ค่าไฟฟ้านอนอยู่ใต้พรมมาเป็นเวลานาน และคำว่า “ลมสุริยะ” ก็ไม่ได้สร้างอะไรนอกจากรอยยิ้ม แต่ต้องขอบคุณ Van Allen ที่ทำให้ทฤษฎีของ Tesla ได้รับการฟื้นคืนชีพขึ้นมา ด้วยคำแนะนำของแวน อัลเลนและนักวิจัยคนอื่นๆ จำนวนหนึ่ง พบว่าแถบรังสีในอวกาศเริ่มต้นที่ระดับความสูง 800 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวโลกและขยายออกไปไกลถึง 24,000 กิโลเมตร เนื่องจากระดับรังสีมีค่าคงที่ไม่มากก็น้อย รังสีที่เข้ามาจึงควรมีค่าเท่ากับรังสีที่ส่งออกโดยประมาณ มิฉะนั้น มันจะสะสมจนกว่าโลกจะ “อบ” เหมือนในเตาอบ หรือไม่ก็แห้งไป ในโอกาสนี้ แวน อัลเลน เขียนว่า: “แถบรังสีสามารถเปรียบเทียบได้กับภาชนะที่รั่ว ซึ่งถูกเติมเต็มจากดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่องและไหลลงสู่ชั้นบรรยากาศ อนุภาคแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ล้นภาชนะและกระเด็นออกไป โดยเฉพาะในเขตขั้วโลก ทำให้เกิดแสงขั้วโลก พายุแม่เหล็ก และปรากฏการณ์อื่นที่คล้ายคลึงกัน”

การแผ่รังสีจากแถบแวนอัลเลนขึ้นอยู่กับลมสุริยะ นอกจากนี้ดูเหมือนว่าพวกมันจะเน้นหรือรวมรังสีนี้ไว้ในตัวมันเอง แต่เนื่องจากพวกเขาสามารถมุ่งความสนใจไปที่สิ่งที่มาจากดวงอาทิตย์โดยตรงเท่านั้น คำถามอีกข้อหนึ่งยังคงเปิดอยู่ นั่นคือ พื้นที่ส่วนที่เหลือของจักรวาลมีรังสีเท่าใด

วงโคจรของอนุภาคบรรยากาศในชั้นนอกสเฟียร์(dic.academic.ru)

ดวงจันทร์ไม่มีเข็มขัดแวนอัลเลน เธอยังไม่มีบรรยากาศในการป้องกัน เปิดให้รับลมสุริยะทั้งหมด หากเกิดเปลวสุริยะที่รุนแรงระหว่างการสำรวจดวงจันทร์ การแผ่รังสีขนาดมหึมาจะเผาทั้งแคปซูลและนักบินอวกาศในส่วนของพื้นผิวดวงจันทร์ที่พวกเขาใช้เวลาทั้งวัน รังสีนี้ไม่เพียงแต่เป็นอันตรายเท่านั้น แต่ยังเป็นอันตรายถึงชีวิตอีกด้วย!

ในปี 1963 นักวิทยาศาสตร์โซเวียตบอกกับเบอร์นาร์ด โลเวลล์ นักดาราศาสตร์ชื่อดังชาวอังกฤษว่าพวกเขาไม่รู้วิธีที่จะปกป้องนักบินอวกาศจากผลกระทบร้ายแรงของรังสีคอสมิก นั่นหมายความว่าแม้แต่เปลือกโลหะที่หนากว่ามากของอุปกรณ์รัสเซียก็ไม่สามารถรับมือกับรังสีได้ โลหะที่บางที่สุด (เกือบเหมือนฟอยล์) ที่ใช้ในแคปซูลของอเมริกาจะปกป้องนักบินอวกาศได้อย่างไร NASA รู้ดีว่านี่เป็นไปไม่ได้ ลิงอวกาศเสียชีวิตหลังจากกลับมาไม่ถึง 10 วัน แต่ NASA ไม่เคยบอกเราถึงสาเหตุที่แท้จริงของการตายของพวกเขา

ลิงนักบินอวกาศ (เอกสาร RGANT)

คนส่วนใหญ่ แม้กระทั่งผู้ที่มีความรู้ในอวกาศ ก็ไม่ตระหนักถึงการมีอยู่ของรังสีอันตรายที่แพร่กระจายไปทั่วบริเวณนั้น ผิดปกติพอสมควร (หรืออาจเป็นเพียงเหตุผลที่สามารถเดาได้) ใน "สารานุกรมภาพประกอบของเทคโนโลยีอวกาศ" ของอเมริกา วลี "รังสีคอสมิก" ไม่ปรากฏแม้แต่ครั้งเดียว โดยทั่วไปแล้ว นักวิจัยชาวอเมริกัน (โดยเฉพาะผู้ที่เกี่ยวข้องกับ NASA) หลีกเลี่ยงหัวข้อนี้ห่างออกไปหนึ่งไมล์

ในขณะเดียวกัน Lovell หลังจากพูดคุยกับเพื่อนร่วมงานชาวรัสเซียที่ตระหนักดีถึงรังสีคอสมิกแล้ว ได้ส่งข้อมูลที่เขามีไปยังผู้ดูแลระบบ NASA Hugh Dryden แต่เขาเพิกเฉย

คอลลินส์ นักบินอวกาศคนหนึ่งที่ถูกกล่าวหาว่าไปดวงจันทร์ กล่าวถึงรังสีคอสมิกเพียงสองครั้งในหนังสือของเขา:

“อย่างน้อยดวงจันทร์ก็อยู่เหนือแถบแวน อัลเลนของโลก ซึ่งหมายถึงปริมาณรังสีที่ดีสำหรับผู้ที่ไปที่นั่น และปริมาณรังสีที่อันตรายถึงชีวิตสำหรับผู้ที่ยังคงอยู่ต่อไป”

ดังนั้น แถบรังสีแวน อัลเลนที่อยู่รอบโลกและความเป็นไปได้ที่จะเกิดเปลวสุริยะจำเป็นต้องมีความเข้าใจและการเตรียมการเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ลูกเรือได้รับปริมาณรังสีที่เพิ่มขึ้น

แล้ว “เข้าใจและเตรียมตัว” หมายความว่าอย่างไร? นี่หมายความว่าเหนือสายพานแวนอัลเลน พื้นที่ที่เหลือปราศจากรังสีใช่หรือไม่ หรือ NASA มีกลยุทธ์ลับในการปกป้องจากเปลวสุริยะหลังจากตัดสินใจขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับการสำรวจ?

NASA อ้างว่าสามารถทำนายเปลวสุริยะได้ ดังนั้นจึงส่งนักบินอวกาศไปยังดวงจันทร์โดยที่ไม่คาดว่าจะเกิดเปลวเพลิงและอันตรายจากรังสีมีน้อยมาก

ขณะที่อาร์มสตรองและอัลดรินกำลังทำงานอยู่ นอกโลก

บนพื้นผิวดวงจันทร์ ไมเคิล คอลลินส์

วางอยู่ในวงโคจร (เอกสารสำคัญของ NASA)

อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญคนอื่นๆ กล่าวว่า “มีความเป็นไปได้ที่จะทำนายวันที่โดยประมาณของการแผ่รังสีสูงสุดในอนาคตและความหนาแน่นของมันเท่านั้น”

อย่างไรก็ตาม นักบินอวกาศโซเวียต Leonov ได้ออกสู่อวกาศในปี 1966 โดยสวมชุดตะกั่วที่มีน้ำหนักมากเป็นพิเศษ แต่เพียงสามปีต่อมา นักบินอวกาศชาวอเมริกันก็กระโดดขึ้นไปบนพื้นผิวดวงจันทร์ ไม่ใช่ในชุดอวกาศที่มีน้ำหนักมาก แต่กลับตรงกันข้าม! ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ผู้เชี่ยวชาญจาก NASA สามารถค้นพบวัสดุที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษที่สามารถป้องกันรังสีได้อย่างน่าเชื่อถือ

อย่างไรก็ตาม นักวิจัยก็พบว่าอย่างน้อย Apollo 10, Apollo 11 และ Apollo 12 ออกเดินทางอย่างแม่นยำในช่วงเวลาเหล่านั้นเมื่อจำนวนจุดดับดวงอาทิตย์และกิจกรรมสุริยะที่เกี่ยวข้องเข้าใกล้ค่าสูงสุด ค่าสูงสุดตามทฤษฎีที่ยอมรับโดยทั่วไปของวัฏจักรสุริยะ 20 เริ่มตั้งแต่เดือนธันวาคม พ.ศ. 2511 ถึงเดือนธันวาคม พ.ศ. 2512 ในช่วงเวลานี้ ภารกิจอะพอลโล 8, อะพอลโล 9, อะพอลโล 10, อะพอลโล 11 และอะพอลโล 12 คาดว่าจะเคลื่อนตัวเกินเขตคุ้มครองของแถบแวน อัลเลน และเข้าสู่อวกาศซิสลูนาร์

การศึกษากราฟรายเดือนเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าเปลวสุริยะดวงเดียวเป็นปรากฏการณ์สุ่ม ซึ่งเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในรอบ 11 ปี นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นว่าในช่วง "ต่ำ" ของวงจร การระบาดจำนวนมากเกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ และในช่วง "สูง" - มีจำนวนน้อยมาก แต่สิ่งสำคัญคือการระบาดที่รุนแรงสามารถเกิดขึ้นได้ตลอดเวลาของวงจร

ในยุคอะพอลโล นักบินอวกาศชาวอเมริกันใช้เวลาอยู่ในอวกาศเกือบ 90 วัน เนื่องจากการแผ่รังสีจากเปลวสุริยะที่คาดเดาไม่ได้มาถึงโลกหรือดวงจันทร์ภายในเวลาไม่ถึง 15 นาที วิธีเดียวที่จะป้องกันได้คือการใช้ภาชนะตะกั่ว แต่หากพลังของจรวดเพียงพอที่จะยกน้ำหนักที่เพิ่มเข้ามาได้ แล้วเหตุใดจึงต้องเข้าไปในอวกาศในแคปซูลเล็ก ๆ (อะลูมิเนียม 0.1 มม. อย่างแท้จริง) ที่ความดัน 0.34 บรรยากาศ

แม้ว่าลูกเรือ Apollo 11 ระบุว่าแม้แต่ชั้นเคลือบป้องกันบาง ๆ ที่เรียกว่า "ไมลาร์" กลับกลายเป็นว่าหนักมากจนต้องถอดออกจากโมดูลดวงจันทร์อย่างเร่งด่วน!

ดูเหมือนว่า NASA ได้เลือกคนพิเศษสำหรับการสำรวจดวงจันทร์ แม้ว่าจะปรับตามสถานการณ์แล้ว แต่ก็ไม่ได้หล่อจากเหล็ก แต่มาจากตะกั่ว ราล์ฟ เรนี นักวิจัยชาวอเมริกันเกี่ยวกับปัญหานี้ไม่ได้ขี้เกียจเกินไปที่จะคำนวณว่าการสำรวจดวงจันทร์แต่ละครั้งที่คาดว่าจะเสร็จสมบูรณ์ควรได้รับผลกระทบจากกิจกรรมสุริยะบ่อยเพียงใด

อย่างไรก็ตาม Bill Modlin หนึ่งในพนักงานเผด็จการของ NASA (นักฟิสิกส์ผู้มีชื่อเสียง) ในงานของเขา "Prospects for Interstellar Travel" รายงานอย่างตรงไปตรงมา: "เปลวสุริยะสามารถปล่อยโปรตอน GeV ในช่วงพลังงานเดียวกันกับจักรวาลส่วนใหญ่ อนุภาคแต่เข้มข้นกว่ามาก การเพิ่มขึ้นของพลังงานพร้อมกับการแผ่รังสีที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดอันตรายโดยเฉพาะ เนื่องจากโปรตอน GeV ทะลุผ่านวัสดุหลายเมตร... พลุจากแสงอาทิตย์ (หรือดาวฤกษ์) พร้อมการปล่อยโปรตอนถือเป็นอันตรายร้ายแรงที่เกิดขึ้นเป็นระยะ ๆ ในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ซึ่งให้รังสี ปริมาณรังสีนับแสนตัวในเวลาไม่กี่ชั่วโมงที่ระยะห่างจากดวงอาทิตย์ถึงโลก ปริมาณนี้เป็นอันตรายถึงชีวิตและสูงกว่าที่อนุญาตหลายล้านเท่า ความตายสามารถเกิดขึ้นได้หลังจาก 500 เรินต์เกนในช่วงเวลาสั้นๆ”

ใช่แล้วคนอเมริกันผู้กล้าหาญก็ต้องส่องแสงแย่กว่าหน่วยพลังงานเชอร์โนบิลที่สี่ “อนุภาคของจักรวาลเป็นอันตราย พวกมันมาจากทุกทิศทางและต้องมีการป้องกันอย่างหนาแน่นอย่างน้อย 2 เมตรรอบๆ สิ่งมีชีวิตใดๆ” แต่แคปซูลอวกาศที่ NASA แสดงให้เห็นจนถึงทุกวันนี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 4 เมตรเท่านั้น ด้วยความหนาของผนังที่แนะนำโดย Modlin นักบินอวกาศถึงแม้จะไม่มีอุปกรณ์ใด ๆ ก็ไม่สามารถใส่เข้าไปได้ ไม่ต้องพูดถึงความจริงที่ว่าจะไม่มีเชื้อเพลิงเพียงพอที่จะยกแคปซูลดังกล่าว แต่เห็นได้ชัดว่าทั้งผู้นำ NASA และนักบินอวกาศที่พวกเขาส่งไปยังดวงจันทร์ไม่ได้อ่านหนังสือของเพื่อนร่วมงานของพวกเขาและโดยที่ไม่รู้ตัวอย่างมีความสุขก็สามารถเอาชนะหนามทั้งหมดบนถนนสู่ดวงดาวได้

อย่างไรก็ตาม บางที NASA อาจพัฒนาชุดอวกาศที่เชื่อถือได้เป็นพิเศษสำหรับพวกเขาจริงๆ โดยใช้วัสดุที่เบาเป็นพิเศษ (เห็นได้ชัดว่าเป็นความลับมาก) ที่ป้องกันรังสี แต่ทำไมถึงไม่ใช้ที่อื่นอย่างที่พวกเขาพูดเพื่อจุดประสงค์ทางสันติ? โอเคพวกเขาไม่ต้องการช่วยสหภาพโซเวียตในเรื่องเชอร์โนบิลเพราะท้ายที่สุดแล้วเปเรสทรอยก้ายังไม่ได้เริ่ม แต่ตัวอย่างเช่น ในปี 1979 ในสหรัฐอเมริกาเดียวกัน เกิดอุบัติเหตุใหญ่ในหน่วยเครื่องปฏิกรณ์ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทรีไมล์ไอส์แลนด์ ซึ่งนำไปสู่การหลอมละลายของแกนเครื่องปฏิกรณ์ เหตุใดผู้ชำระบัญชีชาวอเมริกันจึงไม่ใช้ชุดอวกาศที่ใช้เทคโนโลยีของ NASA ที่โฆษณาไว้เป็นจำนวนมาก ซึ่งมีราคาไม่ต่ำกว่า 7 ล้านเหรียญสหรัฐ เพื่อกำจัดเหมืองนิวเคลียร์ที่ล่าช้าในดินแดนของพวกเขา?..

16.3. กะพริบในดวงตาและในชิปอิเล็กทรอนิกส์

ผู้อ่านตระหนักดีถึงการเดินทางในอวกาศของนักบินอวกาศชาวอเมริกันไปยังดวงจันทร์ ในระหว่างการสำรวจหลายครั้ง Earthlings ได้เดินทางไปยังดวงจันทร์ด้วยยานอวกาศ Apollo นักบินอวกาศใช้เวลาหลายวันในอวกาศ รวมถึงการใช้เวลานานนอกแมกนีโตสเฟียร์ของโลกด้วย

นีล อาร์มสตรอง (นักบินอวกาศคนแรกที่เดินบนดวงจันทร์) รายงานต่อโลกเกี่ยวกับความรู้สึกผิดปกติของเขาระหว่างการบิน: บางครั้งเขาก็สังเกตเห็นแสงวูบวาบในดวงตาของเขา บางครั้งความถี่ก็ถึงประมาณร้อยต่อวัน (รูปที่ 16.5) นักวิทยาศาสตร์เริ่มเข้าใจปรากฏการณ์นี้และได้ข้อสรุปอย่างรวดเร็วว่ารังสีคอสมิกของกาแลคซีมีส่วนรับผิดชอบ มันเป็นอนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้ที่ทะลุผ่านลูกตาและทำให้ Cherenkov เรืองแสงเมื่อมีปฏิกิริยากับสารที่ประกอบเป็นดวงตา ส่งผลให้นักบินอวกาศมองเห็นแสงวาบที่สว่างจ้า ปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพที่สุดกับสสารไม่ใช่โปรตอน ซึ่งรังสีคอสมิกมีมากกว่าอนุภาคอื่น ๆ ทั้งหมด แต่เป็นอนุภาคหนัก - คาร์บอน ออกซิเจน เหล็ก อนุภาคเหล่านี้ซึ่งมีมวลมากจะสูญเสียพลังงานต่อหน่วยเส้นทางที่เคลื่อนที่ไปมากกว่าอนุภาคที่เบากว่ามาก พวกเขามีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้าง Cherenkov เรืองแสงและกระตุ้นเรตินาซึ่งเป็นเยื่อหุ้มที่บอบบางของดวงตา ปรากฏการณ์นี้เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน อาจมีคนสังเกตเห็นสิ่งนี้ก่อนเอ็น. อาร์มสตรอง แต่ไม่ใช่นักบินอวกาศทุกคนที่รายงานสิ่งนี้มายังโลก
ขณะนี้อยู่บนเรือระหว่างประเทศ สถานีอวกาศกำลังดำเนินการทดลองพิเศษเพื่อศึกษาปรากฏการณ์นี้ในเชิงลึกยิ่งขึ้น ดูเหมือนว่านี้: บนศีรษะของนักบินอวกาศสวมหมวกกันน็อคที่เต็มไปด้วยเครื่องตรวจจับสำหรับบันทึกอนุภาคที่มีประจุ นักบินอวกาศจะต้องบันทึกช่วงเวลาที่อนุภาคเคลื่อนผ่านพลุที่เขาสังเกตเห็น และเครื่องตรวจจับจะ "ตรวจสอบ" การเคลื่อนที่ผ่านดวงตาและเครื่องตรวจจับอย่างอิสระ แสงวูบวาบในดวงตาของนักบินอวกาศและนักบินอวกาศเป็นตัวอย่างว่าอวัยวะในการมองเห็นของมนุษย์ (ดวงตา) สามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับอนุภาคในจักรวาลได้อย่างไร
อย่างไรก็ตาม ผลที่ตามมาอันไม่พึงประสงค์จากการมีรังสีคอสมิกพลังงานสูงในอวกาศไม่ได้จบเพียงแค่นั้น...

ประมาณยี่สิบปีที่แล้วสังเกตว่าการทำงานของคอมพิวเตอร์ออนบอร์ดดาวเทียมอาจหยุดชะงัก การละเมิดเหล่านี้อาจมีได้สองประเภท: คอมพิวเตอร์สามารถ "หยุด" และหลังจากนั้นไม่นานก็จะฟื้นตัว แต่บางครั้งก็ล้มเหลวด้วยซ้ำ อีกครั้ง เมื่อศึกษาปรากฏการณ์นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าอนุภาค GCR ที่มีน้ำหนักมากมีส่วนรับผิดชอบต่อปรากฏการณ์นี้ เช่นเดียวกับลูกตา พวกมันเจาะเข้าไปในชิปและทำให้เกิดความเสียหายด้วยกล้องจุลทรรศน์ต่อ "หัวใจ" ของมัน ซึ่งเป็นบริเวณที่ละเอียดอ่อนของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ทำมัน กลไกของเอฟเฟกต์นี้แสดงไว้ในรูปที่ 1 16.6. อันเป็นผลมาจากกระบวนการที่ค่อนข้างซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการหยุดชะงักของการเคลื่อนที่ของตัวพากระแสไฟฟ้าในวัสดุชิปทำให้เกิดความล้มเหลวในการทำงาน (เรียกว่า "ความล้มเหลวครั้งเดียว") นี่เป็นปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์สำหรับอุปกรณ์ออนบอร์ดของดาวเทียมสมัยใหม่ซึ่งติดตั้งระบบคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมการทำงานของมัน เป็นผลให้ดาวเทียมอาจสูญเสียการวางแนวหรือไม่ปฏิบัติตามคำสั่งที่จำเป็นของผู้ปฏิบัติงานจากพื้นโลก ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด หากไม่มีระบบคอมพิวเตอร์สำรองที่จำเป็นบนเครื่อง คุณอาจสูญเสียดาวเทียมได้

ให้ความสนใจกับมะเดื่อ 16.7. โดยแสดงให้เห็นความถี่ของความล้มเหลวที่สังเกตได้จากดาวเทียมดวงใดดวงหนึ่งในช่วงหลายปีที่ผ่านมา กราฟแสดงกิจกรรมสุริยะยังถูกพล็อตไว้ที่นี่ด้วย มีความสัมพันธ์กันสูงระหว่างปรากฏการณ์ทั้งสอง ในช่วงหลายปีที่มีกิจกรรมสุริยะน้อยที่สุด เมื่อฟลักซ์ GCR สูงสุด (โปรดจำไว้ว่าปรากฏการณ์มอดูเลชัน) ความถี่ของความล้มเหลวจะเพิ่มขึ้น และจะลดลงที่ระดับสูงสุดเมื่อฟลักซ์ GCR น้อยที่สุด เป็นไปไม่ได้ที่จะต่อสู้กับปรากฏการณ์อันไม่พึงประสงค์นี้ ไม่มีการป้องกันใดสามารถช่วยดาวเทียมจากอนุภาคเหล่านี้ได้ ความสามารถในการทะลุทะลวงของอนุภาคเหล่านี้ด้วยพลังงานมหาศาลนั้นมากเกินไป
ในทางตรงกันข้าม การเพิ่มความหนาของผิวหนังยานอวกาศทำให้เกิดผลตรงกันข้าม จึงเกิดนิวตรอนขึ้น ปฏิกิริยานิวเคลียร์ GCR ที่มีสารนี้สร้างพื้นหลังการแผ่รังสีที่รุนแรงภายในเรือ นิวตรอนทุติยภูมิเหล่านี้ซึ่งมีปฏิกิริยากับวัสดุที่อยู่ใกล้ชิป ทำให้เกิดอนุภาคหนักซึ่งเจาะเข้าไปภายในชิป ทำให้เกิดความล้มเหลว

ที่นี่จำเป็นต้องเตือนผู้อ่านว่าอนุภาคที่มีประจุหนักไม่เพียงพบในรังสีคอสมิกเท่านั้น พวกมันยังปรากฏอยู่ในแถบรังสีโดยเฉพาะในส่วนด้านในใกล้กับโลกมากที่สุด ตรงนี้มีทั้งโปรตอนและอนุภาคที่หนักกว่า และพลังงานของพวกมันสามารถเกินร้อย MeV ตอนนี้เรามาจำเกี่ยวกับความผิดปกติของมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ซึ่ง "หย่อน" เหนือพื้นโลกกัน ไม่ใช่เรื่องยากที่จะจินตนาการว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของยานอวกาศที่บินที่ระดับความสูง 500 กิโลเมตรควร "สัมผัส" อนุภาคเหล่านี้ วิธีที่มันเป็น. ลองดูรูปที่ 16.8 จะเห็นว่าความถี่สูงสุดของความล้มเหลวนั้นสังเกตได้ในบริเวณที่มีความผิดปกติ

ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นระหว่างเปลวสุริยะอันทรงพลัง โปรตอนและนิวเคลียสหนักใน SCR อาจทำให้เกิดความล้มเหลวเพียงครั้งเดียวในชิปได้ และพวกเขาก็ถูกสังเกตจริงๆ ตัวอย่างหนึ่งแสดงในรูปที่ 16.9: ระหว่างพายุสุริยะกำลังแรงเมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ. 2543 (เนื่องจากเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม ซึ่งเป็นวันพายุบัสตีย์ จึงได้ชื่อว่า “วันบาสตีย์”) กระแสโปรตอนสุริยะอันเข้มข้น “ถล่ม” เข้าสู่สนามแม่เหล็กโลก ทำให้เกิดความผิดปกติในการทำงานของ ดาวเทียม ความรอดเพียงอย่างเดียวจาก GKL - นักฆ่าชิป - คือ วิธีการทางเทคนิคเกี่ยวข้องกับการทำซ้ำองค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญโดยเฉพาะของอุปกรณ์ออนบอร์ด
ไม่เพียงแต่วิศวกรที่สร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในตัวเท่านั้นที่กังวลเกี่ยวกับการมีอยู่ของรังสีคอสมิกพลังงานสูงในอวกาศ นักชีววิทยากำลังศึกษากลไกการออกฤทธิ์ของอนุภาคเหล่านี้ด้วย สั้น ๆ พวกเขามีลักษณะเช่นนี้
น้ำซึ่งเป็นสารหลักของเนื้อเยื่อชีวภาพถูกแตกตัวเป็นไอออนภายใต้อิทธิพลของรังสี ก่อให้เกิดอนุมูลอิสระที่สามารถทำลายพันธะโมเลกุลของ DNA ได้ ไม่สามารถแยกสถานการณ์ความเสียหายโดยตรงต่อโมเลกุล DNA ในระหว่างการชะลอตัวของอนุภาคที่มีประจุหนักได้ (รูปที่ 16.10)

ข้าว. 16.10. ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาค GCR หนักกับโมเลกุล DNA ภายในขนาดเชิงเส้นประมาณ 20 อังสตรอมสามารถนำไปสู่การรบกวนในโครงสร้างได้สองวิธี: ไม่ว่าจะผ่านการก่อตัวของอนุมูลอิสระหรือโดยตรง - ผ่านความเสียหายต่อโมเลกุลนั้นเอง

ข้าว. 16.11. อนุภาคอัลฟ่า (นิวเคลียสของฮีเลียม) และอนุภาคหนักอื่นๆ จากรังสีคอสมิกส่งผลต่อเซลล์อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าอนุภาคแสงซึ่งก็คืออิเล็กตรอน อนุภาคหนักสูญเสียพลังงานต่อหน่วยเส้นทางในสสารมากกว่าพลังงานที่เบากว่ามาก สิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในรูปนี้: ด้วยปริมาณรังสีจากอิเล็กตรอนและอนุภาคหนักที่เท่ากัน จำนวนเซลล์ที่เสียหายในกรณีหลังจะมากกว่า

ผลลัพธ์? ผลที่ตามมาทางพันธุกรรมอันไม่พึงประสงค์ รวมถึงสารก่อมะเร็ง รูปที่ 16.11 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงผลกระทบของอนุภาคหนักต่อเนื้อเยื่อชีวภาพ: จำนวนเซลล์ที่เสียหายในกรณีที่สัมผัสกับอนุภาคที่หนักกว่าโปรตอนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
แน่นอนว่าไม่อาจสันนิษฐานได้ว่าธาตุหนักในรังสีคอสมิกเป็นเพียงสารเดียวที่สามารถก่อให้เกิดมะเร็งได้ ในทางตรงกันข้าม นักชีววิทยาเชื่อว่าในบรรดาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ที่อาจส่งผลต่อ DNA นั้น การแผ่รังสีไม่ได้มีบทบาทนำ ตัวอย่างเช่น สารประกอบเคมีบางชนิดอาจทำให้เกิดความเสียหายที่ละเอียดอ่อนมากกว่ารังสี อย่างไรก็ตาม ในสภาวะของการบินในอวกาศระยะไกล นอกสนามแม่เหล็กโลก บุคคลส่วนใหญ่พบว่าตัวเองอยู่ตามลำพังด้วยรังสี ยิ่งไปกว่านั้น รังสีนี้ไม่ใช่รังสีธรรมดาที่มนุษย์คุ้นเคย เหล่านี้คือรังสีคอสมิกของกาแลคซีซึ่งดังที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่ามีอนุภาคที่มีประจุหนักอยู่ พวกมันสร้างความเสียหายให้กับ DNA จริงๆ มันชัดเจน ผลที่ตามมาของการโต้ตอบนี้ไม่ชัดเจนนัก การกล่าวว่ามีความเป็นไปได้ เช่น ผลที่ตามมาของสารก่อมะเร็งจากการมีปฏิสัมพันธ์ดังกล่าวหมายความว่าอย่างไร
ควรสังเกตว่าในปัจจุบันผู้เชี่ยวชาญด้านเวชศาสตร์อวกาศและชีววิทยาไม่สามารถให้คำตอบที่ครอบคลุมได้ มีปัญหาที่ต้องได้รับการแก้ไขในการวิจัยในอนาคต ตัวอย่างเช่น ความเสียหายของ DNA ไม่จำเป็นต้องนำไปสู่มะเร็งเสมอไป ยิ่งไปกว่านั้น โมเลกุล DNA เมื่อได้รับสัญญาณอันตรายเกี่ยวกับการละเมิดโครงสร้างแล้ว พยายามเปิด "โปรแกรมซ่อมแซม" ด้วยตัวเอง และสิ่งนี้ก็เกิดขึ้น บางครั้งก็ไม่ประสบผลสำเร็จ การบาดเจ็บทางร่างกายใดๆ ก็ตาม การทุบร่างกายด้วยค้อนแบบเดียวกัน ทำให้เกิดการละเมิดมากยิ่งขึ้น ระดับโมเลกุลกว่ารังสี แต่เซลล์ฟื้นฟู DNA และร่างกาย "ลืม" เกี่ยวกับเหตุการณ์นี้
ความคงตัวของ DNA นั้นสูงมาก ความน่าจะเป็นของการกลายพันธุ์จะต้องไม่เกิน 1 ใน 10 ล้าน โดยไม่คำนึงถึงสภาพในท้องถิ่น นี่คือความน่าเชื่อถือที่ยอดเยี่ยมของโครงสร้างทางชีววิทยาที่รับผิดชอบในการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต แม้แต่สนามรังสีที่แรงมากก็ไม่สามารถรบกวนมันได้ มีแบคทีเรียจำนวนหนึ่งที่ไม่กลายพันธุ์ในสนามรังสีที่มีกำลังสูงมากถึงหลายพัน Gy แม้แต่ผลึกซิลิคอนและวัสดุโครงสร้างหลายชนิดก็ไม่สามารถทนต่อปริมาณรังสีดังกล่าวได้
ดังที่นักชีววิทยาเห็นปัญหาในที่นี้ก็คือโปรแกรมซ่อมแซมอาจมีความล้มเหลว เช่น โครโมโซมอาจไปอยู่ในตำแหน่งที่ไม่จำเป็นโดยสิ้นเชิงในโครงสร้างดีเอ็นเอ สถานการณ์นี้กำลังกลายเป็นอันตรายแล้ว อย่างไรก็ตาม แม้ที่นี่ ลำดับเหตุการณ์หลายตัวแปรก็ยังเป็นไปได้
ประการแรก เราต้องคำนึงว่ากระบวนการกลายพันธุ์—การแพร่พันธุ์ของ “เซลล์ผิด”—ต้องใช้เวลานาน นักชีววิทยาเชื่อว่าหลายทศวรรษอาจผ่านไประหว่างผลกระทบด้านลบเริ่มแรกกับการดำเนินการด้านลบของผลกระทบนี้ เวลานี้จำเป็นต่อการสร้างเซลล์รูปแบบใหม่ที่อาจเกิดการกลายพันธุ์ซึ่งประกอบด้วยจำนวนหลายพันล้านเซลล์ ดังนั้นการทำนายการเกิดผลเสียจึงเป็นเรื่องที่เป็นปัญหามาก
ปัญหาอีกประการหนึ่งของผลกระทบของรังสีต่อโครงสร้างทางชีวภาพก็คือกระบวนการรับรังสีในปริมาณต่ำยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ ไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างขนาดของรังสี - ปริมาณรังสี - และความเสียหายจากรังสี นักชีววิทยาเชื่อว่าโครโมโซมประเภทต่างๆ มีปฏิกิริยาตอบสนองต่อรังสีต่างกัน รังสีบางส่วน “ต้องการ” ปริมาณมากจึงจะทำให้เกิดรังสี ในขณะที่บางชนิดต้องการรังสีเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เหตุผลที่นี่คืออะไร? ยังไม่มีคำตอบสำหรับเรื่องนี้ ยิ่งไปกว่านั้น ผลที่ตามมาจากการได้รับรังสีตั้งแต่สองประเภทขึ้นไปพร้อมกันบนโครงสร้างทางชีววิทยานั้นยังไม่ชัดเจนนัก: เช่น GCR และ SCR หรือ GCR, SCR และแถบรังสี องค์ประกอบของรังสีคอสมิกประเภทนี้มีความแตกต่างกัน และแต่ละรังสีสามารถนำไปสู่ผลที่ตามมาของมันเองได้ แต่ผลกระทบของอิทธิพลที่รวมกันของพวกเขายังไม่ชัดเจน คำตอบสุดท้ายสำหรับคำถามเหล่านี้อยู่ที่ผลลัพธ์ของการทดลองในอนาคตเท่านั้น

เมื่ออยู่ใกล้โลก สนามแม่เหล็กของมันยังคงปกป้องมันต่อไป แม้ว่าจะอ่อนกำลังลงและไม่ได้รับความช่วยเหลือจากบรรยากาศที่อยู่ห่างออกไปหลายกิโลเมตรก็ตาม เมื่อบินใกล้เสาซึ่งเป็นพื้นที่ขนาดเล็ก นักบินอวกาศจะนั่งอยู่ในห้องที่ได้รับการคุ้มครองเป็นพิเศษ และสำหรับ การป้องกันรังสียังไม่มีวิธีแก้ปัญหาด้านเทคนิคที่น่าพอใจสำหรับการบินไปดาวอังคาร

ฉันตัดสินใจเพิ่มคำตอบเดิมด้วยเหตุผลสองประการ:

1. ในที่เดียวมีข้อความที่ไม่ถูกต้องและไม่มีข้อความที่ถูกต้อง
2. เพื่อความสมบูรณ์เท่านั้น (คำพูด)

1. ในความคิดเห็น Suzanna วิพากษ์วิจารณ์คำตอบส่วนใหญ่เป็นความจริง

ข้างบน ขั้วแม่เหล็กสนามโลกกำลังอ่อนตัวลงอย่างที่ผมบอกไป ใช่ ซูซานนาพูดถูกที่เสามีขนาดใหญ่เป็นพิเศษ (ลองนึกภาพเส้นพลัง: พวกมันรวมตัวกันที่เสาอย่างแม่นยำ) แต่ที่ระดับความสูงเหนือเสาจะอ่อนแอกว่าที่อื่น - ด้วยเหตุผลเดียวกัน (ลองนึกภาพแนวแรงเดียวกัน: พวกมันลงไป - ไปทางเสาและที่ด้านบนแทบไม่มีใครเหลือเลย) ดูเหมือนว่าสนามจะลดลง

แต่ซูซานพูดถูก นักบินอวกาศ EMERCOM ไม่ได้พักพิงในห้องพิเศษเนื่องจากมีบริเวณขั้วโลก: ความทรงจำของฉันล้มเหลว

แต่ยังคง มีสถานที่ที่มีมาตรการพิเศษ(ฉันสับสนกับบริเวณขั้วโลก) นี้ - เหนือความผิดปกติของสนามแม่เหล็กในมหาสมุทรแอตแลนติกใต้- ที่นั่นสนามแม่เหล็ก “หย่อน” มากจนแถบรังสีและ จำเป็นต้องใช้มาตรการพิเศษโดยไม่มีเปลวสุริยะ- อ้างเกี่ยวกับที่ไม่เกี่ยวข้อง กิจกรรมแสงอาทิตย์ฉันไม่สามารถหามาตรการพิเศษได้อย่างรวดเร็ว แต่ฉันอ่านเกี่ยวกับพวกเขาที่ไหนสักแห่ง

และแน่นอนว่า, แฟลชเองก็คุ้มค่าที่จะกล่าวถึง: พวกเขายังหลบภัยจากพวกเขาในห้องที่ได้รับการปกป้องมากที่สุด และไม่เดินไปรอบๆ สถานีทั้งหมดในเวลานี้

เปลวสุริยะทั้งหมดได้รับการตรวจสอบอย่างระมัดระวัง และข้อมูลเกี่ยวกับเปลวสุริยะจะถูกส่งไปยังศูนย์ควบคุม ในช่วงเวลาดังกล่าว นักบินอวกาศจะหยุดทำงานและเข้าไปหลบภัยในห้องที่มีการป้องกันมากที่สุดของสถานี ส่วนที่ได้รับการป้องกันดังกล่าวคือช่อง ISS ถัดจากถังเก็บน้ำ น้ำกักเก็บอนุภาคทุติยภูมิ - นิวตรอน และปริมาณรังสีจะถูกดูดซับได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

2. เพียงคำพูดและข้อมูลเพิ่มเติม

คำพูดบางส่วนด้านล่างกล่าวถึงปริมาณใน Sieverts (Sv) สำหรับการวางแนว ตัวเลขบางส่วนและผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากตาราง

0-0.25 สวี ไม่มีผลใดๆ นอกจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในเลือด

0.25-1 สวี โรคจากรังสี 5-10% ของผู้สัมผัส

7 Sv ~ เสียชีวิต 100%

ปริมาณรายวันบน ISS คือประมาณ 1 mSv (ดูด้านล่าง) วิธี, คุณสามารถบินได้ประมาณ 200 วันโดยไม่มีความเสี่ยงมากนัก- สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงระยะเวลาที่รับประทานยาขนาดเดียวกัน: การรับประทานยาในระยะเวลาอันสั้นมีอันตรายมากกว่าการรับประทานยาในระยะเวลานาน สิ่งมีชีวิตไม่ใช่วัตถุเฉื่อยเพียงแค่ "สะสม" ความบกพร่องทางรังสี แต่ยังมีกลไก "ซ่อมแซม" และมักจะรับมือกับปริมาณเล็กน้อยที่ค่อยๆ สะสม

ในกรณีที่ไม่มีชั้นบรรยากาศขนาดใหญ่ที่ล้อมรอบผู้คนบนโลก นักบินอวกาศบน ISS จะได้รับรังสีที่มีความเข้มข้นมากขึ้นจากรังสีคอสมิกที่สม่ำเสมอ ลูกเรือจะได้รับปริมาณรังสีประมาณ 1 มิลลิซีเวิร์ตต่อวัน ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาณรังสีที่บุคคลบนโลกได้รับในหนึ่งปีโดยประมาณ สิ่งนี้นำไปสู่ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นในการพัฒนาเนื้องอกเนื้อร้ายในนักบินอวกาศ เช่นเดียวกับระบบภูมิคุ้มกันที่อ่อนแอ

ตามที่ข้อมูลที่รวบรวมโดย NASA และผู้เชี่ยวชาญจากรัสเซียและออสเตรียแสดงให้เห็นว่า นักบินอวกาศบน ISS ได้รับปริมาณรังสี 1 มิลลิซีเวิร์ตต่อวัน บนโลก ปริมาณรังสีดังกล่าวไม่สามารถรับได้ทุกที่ตลอดทั้งปี

อย่างไรก็ตามระดับนี้ยังค่อนข้างจะทนได้ อย่างไรก็ตาม ต้องจำไว้ว่าสถานีอวกาศใกล้โลกได้รับการคุ้มครองโดยสนามแม่เหล็กของโลก

เกินขอบเขตการแผ่รังสีจะเพิ่มขึ้นหลายเท่าดังนั้นการสำรวจสู่ห้วงอวกาศจึงเป็นไปไม่ได้

การแผ่รังสีในอาคารที่อยู่อาศัยและห้องปฏิบัติการของ ISS และ Mir เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการทิ้งระเบิดที่หุ้มอลูมิเนียมของสถานีด้วยรังสีคอสมิก ไอออนที่เร็วและหนักจะทำให้นิวตรอนหลุดออกจากกรอบในปริมาณพอสมควร

ปัจจุบัน ยังไม่สามารถป้องกันรังสีบนยานอวกาศได้ 100% เป็นไปได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น แต่ต้องเสียค่าใช้จ่ายมากกว่ามวลที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่นี่คือสิ่งที่ยอมรับไม่ได้อย่างแม่นยำ

นอกจากชั้นบรรยากาศของเราแล้ว สนามแม่เหล็กของโลกยังช่วยป้องกันรังสีอีกด้วย แถบรังสีเส้นแรกของโลกตั้งอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 600-700 กม. ขณะนี้สถานีบินที่ระดับความสูงประมาณ 400 กม. ซึ่งต่ำกว่ามาก... การป้องกันรังสีในอวกาศคือ (รวมถึง - เอ็ด) ตัวเรือหรือสถานี ผนังเคสยิ่งหนา การป้องกันก็จะยิ่งมากขึ้น แน่นอนว่าผนังไม่สามารถมีความหนาได้อย่างไม่จำกัด เนื่องจากมีข้อจำกัดด้านน้ำหนัก

ระดับไอออไนซ์ ระดับพื้นหลังของรังสีบนสถานีอวกาศนานาชาตินั้นสูงกว่าบนโลก (ประมาณ 200 เท่า) ซึ่งทำให้นักบินอวกาศไวต่อรังสีไอออไนซ์มากกว่าตัวแทนของอุตสาหกรรมอันตรายจากรังสีแบบดั้งเดิม เช่น พลังงานนิวเคลียร์และการตรวจเอ็กซ์เรย์

นอกเหนือจากเครื่องวัดปริมาตรส่วนบุคคลสำหรับนักบินอวกาศแล้ว สถานียังมีระบบตรวจสอบรังสีอีกด้วย ... เซ็นเซอร์หนึ่งตัวอยู่ในห้องโดยสาร และเซ็นเซอร์หนึ่งตัวในห้องทำงานที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กและใหญ่ ระบบทำงานอัตโนมัติตลอด 24 ชั่วโมง ... ดังนั้น โลกจึงมีข้อมูลเกี่ยวกับสถานการณ์รังสีในปัจจุบันที่สถานี ระบบตรวจติดตามรังสีสามารถส่งสัญญาณเตือน “ตรวจสอบรังสี!” ได้ หากสิ่งนี้เกิดขึ้น บนคอนโซลระบบสัญญาณเตือน เราจะเห็นแบนเนอร์สว่างขึ้นพร้อมสัญญาณเสียงประกอบ เพื่อการดำรงอยู่ทั้งหมดของจักรวาล สถานีระหว่างประเทศไม่มีกรณีดังกล่าว

ใน... ภูมิภาคแอตแลนติกใต้... แถบรังสี “ย้อย” เหนือโลก เนื่องจากมีความผิดปกติของแม่เหล็กที่อยู่ลึกใต้พื้นโลก ยานอวกาศที่บินอยู่เหนือโลกดูเหมือนจะ "โจมตี" แถบรังสีในช่วงเวลาสั้น ๆ... บนวงโคจรที่ผ่านบริเวณที่มีความผิดปกติ บนวงโคจรอื่นๆ ไม่มีการฟลักซ์รังสีและไม่ก่อให้เกิดปัญหากับผู้เข้าร่วมการสำรวจอวกาศ

ความผิดปกติของสนามแม่เหล็กในภูมิภาคแอตแลนติกใต้ไม่ได้เป็นเพียง "ระบาด" ของรังสีสำหรับนักบินอวกาศเท่านั้น เปลวสุริยะ ซึ่งบางครั้งก่อให้เกิดอนุภาคที่มีพลังงานมาก... สามารถสร้างความลำบากอย่างมากให้กับการบินของนักบินอวกาศได้ ปริมาณรังสีที่นักบินอวกาศสามารถรับได้ในกรณีที่อนุภาคแสงอาทิตย์มาถึงโลกนั้นส่วนใหญ่เป็นเรื่องของโอกาส ค่านี้ถูกกำหนดโดยปัจจัยสองประการเป็นหลัก ได้แก่ ระดับความบิดเบี้ยวของสนามแม่เหล็กไดโพลของโลกระหว่างเกิดพายุแม่เหล็ก และพารามิเตอร์ของวงโคจรของยานอวกาศระหว่างเหตุการณ์สุริยะ ... ลูกเรืออาจโชคดีถ้าวงโคจรในขณะที่การบุกรุก SCR ไม่ผ่านพื้นที่ละติจูดสูงที่เป็นอันตราย

หนึ่งในการปะทุของโปรตอนที่ทรงพลังที่สุด - พายุรังสีของการปะทุของดวงอาทิตย์ซึ่งทำให้เกิดพายุรังสีใกล้โลกเกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ - เมื่อวันที่ 20 มกราคม 2548 การปะทุของแสงอาทิตย์ด้วยพลังงานที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อ 16 ปีที่แล้วในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2532 หลายคน โปรตอนที่มีพลังงานมากกว่าร้อย MeV ไปถึงชั้นแมกนีโตสเฟียร์ของโลก อย่างไรก็ตาม โปรตอนดังกล่าวสามารถเอาชนะการป้องกันได้เทียบเท่ากับน้ำประมาณ 11 เซนติเมตร ชุดอวกาศของนักบินอวกาศบางลง นักชีววิทยาเชื่อว่าหากในเวลานี้นักบินอวกาศอยู่นอกสถานีอวกาศนานาชาติ แน่นอนว่าผลกระทบของรังสีจะส่งผลต่อสุขภาพของนักบินอวกาศ แต่พวกเขาอยู่ในตัวเธอ การป้องกันของ ISS นั้นดีพอที่จะปกป้องลูกเรือจากผลกระทบด้านลบของรังสีในหลาย ๆ กรณี นี่เป็นกรณีในระหว่างเหตุการณ์นี้ จากการวัดโดยใช้เครื่องวัดปริมาณรังสีแสดงให้เห็นว่า ปริมาณรังสีที่ "จับ" โดยนักบินอวกาศนั้นไม่เกินปริมาณที่บุคคลได้รับในระหว่างการตรวจเอ็กซ์เรย์ตามปกติ นักบินอวกาศของ ISS ได้รับ 0.01 Gy หรือ ~ 0.01 Sievert... จริงอยู่ ปริมาณที่น้อยเช่นนี้ก็เนื่องมาจากตามที่เขียนไว้ก่อนหน้านี้ สถานีอยู่ในวงโคจร "ป้องกันสนามแม่เหล็ก" ซึ่งอาจไม่ได้เกิดขึ้นเสมอไป

นีล อาร์มสตรอง (นักบินอวกาศคนแรกที่เดินบนดวงจันทร์) รายงานต่อโลกเกี่ยวกับความรู้สึกผิดปกติของเขาระหว่างการบิน: บางครั้งเขาก็สังเกตเห็นแสงวูบวาบในดวงตาของเขา บางครั้งความถี่ของพวกมันก็สูงถึงประมาณร้อยต่อวัน... นักวิทยาศาสตร์... ได้ข้อสรุปว่ารังสีคอสมิกของกาแลคซีมีส่วนรับผิดชอบต่อสิ่งนี้ มันเป็นอนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้ที่ทะลุผ่านลูกตาและทำให้ Cherenkov เรืองแสงเมื่อมีปฏิกิริยากับสารที่ประกอบเป็นดวงตา ส่งผลให้นักบินอวกาศมองเห็นแสงวาบที่สว่างจ้า ปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพที่สุดกับสสารไม่ใช่โปรตอน ซึ่งรังสีคอสมิกมีมากกว่าอนุภาคอื่น ๆ ทั้งหมด แต่เป็นอนุภาคหนัก - คาร์บอน ออกซิเจน เหล็ก อนุภาคเหล่านี้ซึ่งมีมวลมากจะสูญเสียพลังงานต่อหน่วยเส้นทางที่เคลื่อนที่ไปมากกว่าอนุภาคที่เบากว่ามาก พวกเขามีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้าง Cherenkov เรืองแสงและกระตุ้นเรตินาซึ่งเป็นเยื่อหุ้มที่บอบบางของดวงตา

ในระหว่างการบินอวกาศระยะไกล บทบาทของรังสีคอสมิกของกาแลคซีและแสงอาทิตย์ในฐานะปัจจัยที่เป็นอันตรายจากรังสีจะเพิ่มขึ้น คาดว่าในระหว่างการบินไปยังดาวอังคาร GCR นั้นกลายเป็นอันตรายจากรังสีหลัก การบินไปดาวอังคารใช้เวลาประมาณ 6 เดือนและปริมาณรังสีรวมจาก GCR และ SCR ในช่วงเวลานี้สูงกว่าปริมาณรังสีบน ISS หลายเท่าในเวลาเดียวกัน ดังนั้นความเสี่ยงต่อผลกระทบจากรังสีที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติภารกิจทางไกล ภารกิจอวกาศเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นในระยะเวลาหนึ่งปีของการบินไปยังดาวอังคาร ปริมาณการดูดซึมที่เกี่ยวข้องกับ GCR จะอยู่ที่ 0.2-0.3 Sv (โดยไม่มีการป้องกัน) สามารถเปรียบเทียบกับขนาดยาจากอันใดอันหนึ่งได้มากที่สุด กะพริบอันทรงพลังศตวรรษที่ผ่านมา - สิงหาคม 1972 ในช่วงเหตุการณ์นี้ มีขนาดเล็กกว่าหลายเท่า: ~0.05 Sv.

อันตรายจากรังสีที่เกิดจาก GCR สามารถประเมินและคาดการณ์ได้ ขณะนี้มีวัสดุสะสมมากมายจากการแปรผันตามเวลาของ GCR ที่เกี่ยวข้องกับวัฏจักรสุริยะ สิ่งนี้ทำให้สามารถสร้างแบบจำลองบนพื้นฐานที่สามารถทำนายฟลักซ์ GCR ในช่วงเวลาใดก็ได้ที่ระบุไว้ล่วงหน้า

สถานการณ์ของ SCL นั้นซับซ้อนกว่ามาก เปลวสุริยะเกิดขึ้นแบบสุ่มและไม่ปรากฏแน่ชัดด้วยซ้ำว่าเหตุการณ์ทางสุริยะที่รุนแรงเกิดขึ้นในหลายปีที่ใกล้เคียงกับกิจกรรมสูงสุด อย่างน้อยก็มีประสบการณ์ ปีที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่ามันเกิดขึ้นในช่วงเวลาของดาวฤกษ์ที่เงียบสงบด้วย

โปรตอนจากเปลวสุริยะก่อให้เกิดภัยคุกคามอย่างแท้จริง ลูกเรืออวกาศภารกิจทางไกล ยกตัวอย่างเหตุการณ์แฟลร์เดือนสิงหาคม พ.ศ. 2515 อีกครั้ง โดยคำนวณฟลักซ์ของโปรตอนแสงอาทิตย์ใหม่ให้เป็นปริมาณรังสี ซึ่งหลังจากเหตุการณ์เริ่มต้นไปแล้ว 10 ชั่วโมง ก็เกินค่าอันตรายถึงชีวิตสำหรับลูกเรือในยานอวกาศหากพวกเขา อยู่นอกเรือบนดาวอังคารหรือบนดวงจันทร์

เป็นการเหมาะสมที่จะระลึกถึงเที่ยวบิน American Apollo ไปยังดวงจันทร์ในช่วงปลายทศวรรษที่ 60 และต้นทศวรรษที่ 70 ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2515 เกิดเปลวสุริยะที่มีพลังงานเท่ากันกับในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2532 อพอลโล 16 ลงจอดหลังจากการเดินทางบนดวงจันทร์ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2515 และครั้งถัดไปคืออพอลโล 17 ซึ่งเปิดตัวในเดือนธันวาคม ลูกเรือผู้โชคดีของ Apollo 16? ใช่อย่างแน่นอน การคำนวณแสดงให้เห็นว่าหากนักบินอวกาศอะพอลโลอยู่บนดวงจันทร์ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2515 พวกเขาจะได้รับปริมาณรังสีประมาณ 4 Sv. นี่เป็นสิ่งที่ต้องประหยัดมาก เว้นแต่... เว้นแต่จะได้กลับมายังโลกอย่างรวดเร็วเพื่อรับการรักษาฉุกเฉิน อีกทางเลือกหนึ่งคือไปที่ห้องโดยสาร Apollo Lunar Module ที่นี่ปริมาณรังสีจะลดลง 10 เท่า เพื่อการเปรียบเทียบ สมมติว่าการป้องกันของ ISS นั้นหนากว่าโมดูลดวงจันทร์ของ Apollo ถึง 3 เท่า

บนที่สูง สถานีโคจรปริมาณรังสี (~400 กม.) เกินกว่าค่าที่สังเกตได้บนพื้นผิวโลกประมาณ ~200 เท่า! สาเหตุหลักมาจากอนุภาคจากแถบรังสี

เป็นที่รู้กันว่าเครื่องบินข้ามทวีปบางเส้นทางผ่านบริเวณขั้วโลกเหนือ บริเวณนี้ได้รับการปกป้องน้อยที่สุดจากการบุกรุกของอนุภาคพลังงาน ดังนั้นในระหว่างที่เกิดเปลวสุริยะ อันตรายจากการได้รับรังสีต่อลูกเรือและผู้โดยสารจึงเพิ่มมากขึ้น เปลวสุริยะจะเพิ่มปริมาณรังสีที่ระดับความสูงของการบินของเครื่องบิน 20-30 เท่า

ใน เมื่อเร็วๆ นี้ลูกเรือของสายการบินบางแห่งได้รับแจ้งว่าการบุกรุกของอนุภาคแสงอาทิตย์กำลังจะเริ่มต้นขึ้น การปะทุของดวงอาทิตย์ครั้งใหญ่ครั้งหนึ่งซึ่งเกิดขึ้นในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2546 ส่งผลให้ลูกเรือเดลต้าในเที่ยวบินชิคาโก-ฮ่องกงต้องปิดเส้นทาง: ให้บินไปยังจุดหมายปลายทางในเส้นทางละติจูดที่ต่ำกว่า

โลกได้รับการปกป้องจากรังสีคอสมิกด้วยชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็ก ในวงโคจร การแผ่รังสีพื้นหลังมีมากกว่าพื้นผิวโลกหลายร้อยเท่า ทุกๆ วัน นักบินอวกาศจะได้รับปริมาณรังสี 0.3-0.8 มิลลิซีเวิร์ต ซึ่งมากกว่าการเอ็กซเรย์ทรวงอกประมาณห้าเท่า เมื่อทำงานในอวกาศ การสัมผัสกับรังสีจะยิ่งสูงขึ้นไปอีก และในช่วงเวลาที่เกิดเปลวสุริยะ คุณสามารถไปถึงจุดปกติ 50 วันได้ในหนึ่งวันที่สถานี พระเจ้าห้ามไม่ให้คุณทำงานลงน้ำในช่วงเวลาดังกล่าว - ในทางออกเดียว คุณสามารถเลือกปริมาณรังสีที่อนุญาตสำหรับอาชีพทั้งหมดของคุณ ซึ่งก็คือ 1,000 มิลลิซีเวิร์ต ภายใต้สภาวะปกติ มันจะคงอยู่ได้เป็นเวลาสี่ปี - ไม่มีใครเคยบินมาก่อน นอกจากนี้ ความเสียหายต่อสุขภาพจากการสัมผัสเพียงครั้งเดียวจะสูงกว่าการสัมผัสที่ขยายออกไปเป็นเวลานานหลายปีอย่างมาก

แต่วงโคจรโลกต่ำก็ยังค่อนข้างปลอดภัย สนามแม่เหล็กของโลกดักจับอนุภาคที่มีประจุจากลมสุริยะ ทำให้เกิดแถบรังสี พวกมันมีรูปร่างเหมือนโดนัทวงกว้าง ล้อมรอบโลกที่เส้นศูนย์สูตรที่ระดับความสูง 1,000 ถึง 50,000 กิโลเมตร ความหนาแน่นของอนุภาคสูงสุดเกิดขึ้นที่ระดับความสูงประมาณ 4,000 และ 16,000 กิโลเมตร ความล่าช้าของเรือในแถบรังสีเป็นเวลานานถือเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อชีวิตของลูกเรือ เมื่อข้ามพวกเขาไปยังดวงจันทร์ นักบินอวกาศชาวอเมริกันเสี่ยงที่จะได้รับปริมาณ 10-20 มิลลิซีเวิร์ตในเวลาไม่กี่ชั่วโมง - เช่นเดียวกับในเดือนที่ทำงานในวงโคจร

ในเที่ยวบินระหว่างดาวเคราะห์ ปัญหาการป้องกันรังสีของลูกเรือยิ่งรุนแรงยิ่งขึ้น โลกกรองรังสีคอสมิกแข็งครึ่งหนึ่ง และสนามแม่เหล็กของมันปิดกั้นการไหลของลมสุริยะเกือบทั้งหมด ในอวกาศหากไม่มีมาตรการป้องกันเพิ่มเติม การได้รับรังสีจะเพิ่มขึ้นตามลำดับความสำคัญ บางครั้งก็มีการพูดคุยถึงแนวคิดในการเบี่ยงเบนอนุภาคจักรวาลด้วยสนามแม่เหล็กแรงสูง แต่ในทางปฏิบัติยังไม่มีสิ่งใดนอกจากการป้องกัน อนุภาครังสีคอสมิกถูกดูดซับได้ดีโดยเชื้อเพลิงจรวด ซึ่งแนะนำให้ใช้น้ำมันเต็มถังเพื่อป้องกันรังสีอันตราย

สนามแม่เหล็กที่ขั้วนั้นไม่เล็ก แต่กลับมีขนาดใหญ่ มันพุ่งไปตรงนั้นเกือบจะเป็นแนวรัศมีเข้าหาโลก ซึ่งนำไปสู่ความจริงที่ว่าอนุภาคลมสุริยะถูกดักจับโดยสนามแม่เหล็กในแถบรังสี เมื่อ เงื่อนไขบางประการเคลื่อนตัว(ตกตะกอน)เข้าหาโลกที่ขั้วทำให้เกิดแสงออโรร่า สิ่งนี้ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อนักบินอวกาศเนื่องจากวิถีโคจรของ ISS ผ่านเข้ามาใกล้กับเขตเส้นศูนย์สูตรมากขึ้น อันตรายนี้เกิดจากเปลวสุริยะระดับ M และ X ที่มีการพุ่งของสสารในแนวโคโรนา (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอน) พุ่งเข้าหาโลก ในกรณีนี้นักบินอวกาศใช้มาตรการป้องกันรังสีเพิ่มเติม

คำตอบ

คำพูดอ้างอิง: "... ปฏิกิริยาที่มีประสิทธิผลที่สุดกับสสารไม่ใช่โปรตอน ซึ่งรังสีคอสมิกประกอบด้วยอนุภาคมากกว่าอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมด แต่เป็นอนุภาคหนัก เช่น คาร์บอน ออกซิเจน เหล็ก...."

โปรดอธิบายให้ผู้โง่เขลาฟัง - อนุภาคของคาร์บอนออกซิเจนเหล็กมาจากไหนในลมสุริยะ (ตามที่คุณเขียนรังสีคอสมิก) และพวกมันเข้าไปในสสารที่สร้างดวงตาได้อย่างไร - ผ่านชุดอวกาศ?

คำตอบ

อีก 2 ความเห็น.

ให้ฉันอธิบาย ... แสงแดดคือโฟตอน(รวมทั้งรังสีแกมมาและ การฉายรังสีเอกซ์ซึ่งมีรังสีทะลุผ่าน)

มีอีกไหม ลมแดด อนุภาค- ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอน ไอออน นิวเคลียสของอะตอมที่บินจากและไปยังดวงอาทิตย์ มีนิวเคลียสหนักอยู่ไม่กี่ตัว (หนักกว่าฮีเลียม) เนื่องจากในดวงอาทิตย์มีนิวเคลียสอยู่ไม่กี่ตัว แต่มีอนุภาคแอลฟา (นิวเคลียสฮีเลียม) อยู่เป็นจำนวนมาก และตามหลักการแล้ว แกนใดๆ ที่เบากว่าเหล็กก็สามารถมาถึงได้ (คำถามเดียวคือจำนวนแกนที่มาถึง) การสังเคราะห์เหล็กบนดวงอาทิตย์ (โดยเฉพาะภายนอกดวงอาทิตย์) ไม่ได้ไปไกลกว่าเหล็ก ดังนั้นมีเพียงเหล็กและสิ่งที่เบากว่า (เช่น คาร์บอนชนิดเดียวกัน) เท่านั้นที่สามารถมาจากดวงอาทิตย์ได้

รังสีคอสมิกในความหมายแคบ- นี้ โดยเฉพาะอนุภาคที่มีประจุความเร็วสูง(และไม่ถูกชาร์จด้วย) ซึ่งมาจากนอกระบบสุริยะ (ส่วนใหญ่) และรังสีที่ทะลุผ่านจากตรงนั้นด้วย(บางครั้งก็พิจารณาแยกกัน โดยไม่รวมอยู่ใน "รังสี")

ในบรรดาอนุภาคอื่นๆ ก็คือรังสีคอสมิก ประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอมใดๆ(วี ปริมาณที่แตกต่างกัน, แน่นอน). ยังไงก็ตาม นิวเคลียสหนักเมื่ออยู่ในสสารจะแตกตัวเป็นไอออนทุกสิ่งที่ขวางหน้า(และนอกเหนือจากนั้น: มีการไอออไนเซชันทุติยภูมิ - โดยสิ่งที่ถูกกระแทกออกไปตามถนน) และถ้าพวกมันมีความเร็วสูง (และพลังงานจลน์) นิวเคลียสก็จะมีส่วนร่วมในกิจกรรมนี้ (บินผ่านสสารและการแตกตัวเป็นไอออน) เป็นเวลานานและจะไม่หยุดในไม่ช้า ตามลำดับ จะบินผ่านทุกสิ่งและไม่เบี่ยงเบนไปจากเส้นทาง- จนกว่าพวกเขาจะใช้จ่ายเกือบทุกอย่าง พลังงานจลน์- แม้ว่าพวกเขาจะชนเข้ากับลูกกระสุนปืนใหญ่ลูกอื่นโดยตรง (และสิ่งนี้เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก) พวกเขาสามารถโยนมันทิ้งไปได้โดยแทบไม่เปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่เลย หรือไม่ไปด้านข้างแต่ก็จะบินไปได้ไกลขึ้นในทิศทางเดียวไม่มากก็น้อย

ลองนึกภาพรถที่ชนเข้ากับอีกคันด้วยความเร็วสูงสุด เขาจะหยุดไหม? และลองจินตนาการว่าความเร็วของมันคือหลายพันกิโลเมตรต่อชั่วโมง (ดีกว่านั้น - ต่อวินาที!) และความแข็งแกร่งของมันสามารถทนต่อแรงกระแทกได้ นี่คือแกนกลางจากอวกาศ

รังสีคอสมิกในความหมายกว้างๆ- สิ่งเหล่านี้คือรังสีคอสมิกในลักษณะแคบ บวกกับลมสุริยะและรังสีที่ทะลุผ่านจากดวงอาทิตย์ (ดีหรือไม่มีรังสีทะลุผ่านหากพิจารณาแยกกัน)

ลมสุริยะ-ลำธาร อนุภาคแตกตัวเป็นไอออน(ส่วนใหญ่เป็นพลาสมาฮีเลียม-ไฮโดรเจน) ไหลจากโซลาร์โคโรนาด้วยความเร็ว 300-1200 กม./วินาที สู่บริเวณโดยรอบ ช่องว่าง- มันเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของสื่อระหว่างดาวเคราะห์

พวงของ ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกี่ยวข้องกับลมสุริยะ รวมถึงปรากฏการณ์สภาพอากาศในอวกาศ เช่น พายุแม่เหล็กและไฟขั้วโลก

แนวคิดเรื่อง “ลมสุริยะ” (กระแสอนุภาคไอออนไนซ์ที่บินจากดวงอาทิตย์มายังโลกภายใน 2-3 วัน) และ “ แสงแดด"(กระแสโฟตอนที่เดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกโดยเฉลี่ย 8 นาที 17 วินาที)

เนื่องจากลมสุริยะ ดวงอาทิตย์จึงสูญเสียสสารประมาณหนึ่งล้านตันต่อวินาที ลมสุริยะประกอบด้วยอิเล็กตรอน โปรตอน และนิวเคลียสฮีเลียม (อนุภาคอัลฟา) เป็นหลัก นิวเคลียสขององค์ประกอบอื่น ๆ และอนุภาคที่ไม่แตกตัวเป็นไอออน (เป็นกลางทางไฟฟ้า) มีอยู่ในปริมาณที่น้อยมาก

แม้ว่าลมสุริยะจะมาจากชั้นนอกของดวงอาทิตย์ แต่ก็ไม่ได้สะท้อนองค์ประกอบขององค์ประกอบในชั้นนี้ เนื่องจากผลของกระบวนการสร้างความแตกต่าง ทำให้องค์ประกอบบางส่วนมีความอุดมสมบูรณ์เพิ่มขึ้นและบางส่วนลดลง (เอฟเฟกต์ FIP)

รังสีคอสมิก - อนุภาคมูลฐานและนิวเคลียสของอะตอมที่เคลื่อนที่ด้วยพลังงานสูงในอวกาศ[

จำแนกตามแหล่งกำเนิดของรังสีคอสมิก:

• นอกกาแล็กซีของเรา
• ในกาแล็กซี่
• ในดวงอาทิตย์
• ในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์

รังสีเอกซ์ทราแลกติกและกาแลกติกมักเรียกว่ารังสีปฐมภูมิ กระแสทุติยภูมิของอนุภาคที่ผ่านและการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศของโลกมักเรียกว่ากระแสทุติยภูมิ

รังสีคอสมิกเป็นส่วนประกอบของรังสีธรรมชาติ (รังสีพื้นหลัง) บนพื้นผิวโลกและในชั้นบรรยากาศ

สเปกตรัมพลังงานของรังสีคอสมิกประกอบด้วย 43% ของพลังงานของโปรตอน อีก 23% ของพลังงานของฮีเลียม (อนุภาคอัลฟา) และ 34% ของพลังงานที่ถ่ายโอนโดยอนุภาคอื่น

เมื่อพิจารณาจากจำนวนอนุภาค รังสีคอสมิกประกอบด้วยโปรตอน 92% นิวเคลียสฮีเลียม 6% ธาตุที่หนักกว่าประมาณ 1% และอิเล็กตรอนประมาณ 1%

ตามเนื้อผ้า อนุภาคที่พบในรังสีคอสมิกจะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้... ตามลำดับ โปรตอน อนุภาคแอลฟา แสง ปานกลาง หนัก และหนักยิ่งยวด... ลักษณะเฉพาะ องค์ประกอบทางเคมีรังสีคอสมิกปฐมภูมิคือปริมาณนิวเคลียสกลุ่ม L (ลิเธียม เบริลเลียม โบรอน) ในปริมาณที่สูงผิดปกติ (หลายพันเท่า) เมื่อเปรียบเทียบกับองค์ประกอบของดาวฤกษ์และก๊าซระหว่างดวงดาว ปรากฏการณ์นี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ากลไกการสร้างอนุภาคจักรวาลเร่งนิวเคลียสหนักเป็นหลัก ซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากับโปรตอนของตัวกลางระหว่างดวงดาว จะสลายตัวเป็นนิวเคลียสที่เบากว่า

คำตอบ

ความคิดเห็น

Curiosity มีเครื่องมือ RAD บนเครื่องเพื่อวัดความเข้มของการได้รับรังสี ระหว่างที่เขาบินไป ความอยากรู้อยากเห็นของดาวอังคารทำการตรวจวัดรังสีพื้นหลัง และในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานร่วมกับ NASA ได้พูดถึงผลลัพธ์เหล่านี้ เนื่องจากรถแลนด์โรเวอร์บินอยู่ในแคปซูลและมีเซ็นเซอร์รังสีอยู่ภายใน การวัดเหล่านี้จึงสอดคล้องกับพื้นหลังของรังสีที่จะมีอยู่ในยานอวกาศที่มีคนขับ

ผลลัพธ์ไม่ได้สร้างแรงบันดาลใจ - ปริมาณรังสีที่ดูดซับที่เท่ากันนั้นสูงกว่าปริมาณของ ISS ถึง 2 เท่า และสี่ - อันที่ถือว่าได้รับอนุญาตสูงสุดสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

นั่นคือการบินไปดาวอังคารเป็นเวลาหกเดือนโดยประมาณเทียบเท่ากับการใช้เวลา 1 ปีในวงโคจรโลกต่ำหรือสองปีที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เมื่อพิจารณาแล้วว่า ระยะเวลาทั้งหมดการสำรวจควรใช้เวลาประมาณ 500 วัน แนวโน้มไม่แง่ดี
สำหรับมนุษย์ การแผ่รังสีสะสม 1 Sievert จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็ง 5% NASA อนุญาตให้นักบินอวกาศสะสมความเสี่ยงได้ไม่เกิน 3% หรือ 0.6 Sievert ตลอดอาชีพการงานของพวกเขา เมื่อพิจารณาว่าปริมาณรังสีรายวันบน ISS สูงถึง 1 mSv ระยะเวลาสูงสุดสำหรับนักบินอวกาศที่จะอยู่ในวงโคจรนั้นถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 600 วันตลอดอาชีพการงานของพวกเขา
บนดาวอังคารเอง การแผ่รังสีควรต่ำกว่าในอวกาศประมาณสองเท่า เนื่องจากชั้นบรรยากาศและฝุ่นแขวนลอยอยู่ในนั้น เช่น สอดคล้องกับระดับของ ISS แต่ยังไม่ได้เผยแพร่ตัวบ่งชี้ที่แน่นอน ตัวบ่งชี้ RAD ในช่วงวันที่เกิดพายุฝุ่นจะน่าสนใจ - เราจะค้นหาว่าฝุ่นจากดาวอังคารนั้นดีเพียงใดในฐานะเกราะป้องกันรังสี

ขณะนี้สถิติการอยู่ในวงโคจรใกล้โลกเป็นของ Sergei Krikalev วัย 55 ปี ซึ่งเขามี 803 วัน แต่เขารวบรวมพวกมันเป็นระยะ - รวมแล้วเขาทำ 6 เที่ยวบินตั้งแต่ปี 2531 ถึง 2548

อุปกรณ์ RAD ประกอบด้วยเวเฟอร์ซิลิคอนโซลิดสเตตสามตัวที่ทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับ นอกจากนี้ยังมีผลึกซีเซียมไอโอไดด์ซึ่งใช้เป็นสารเรืองแสงวาบ RAD ถูกติดตั้งเพื่อดูจุดสุดยอดระหว่างการลงจอดและจับภาพในมุม 65 องศา

อันที่จริงนี่คือกล้องโทรทรรศน์รังสีที่บันทึก รังสีไอออไนซ์และอนุภาคที่มีประจุเป็นวงกว้าง

การแผ่รังสีในอวกาศส่วนใหญ่มาจากสองแหล่ง คือ จากดวงอาทิตย์ ระหว่างแสงแฟลร์และการปล่อยโคโรนา และจากรังสีคอสมิกซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของซูเปอร์โนวาหรือเหตุการณ์พลังงานสูงอื่นๆ ในกาแลคซีของเราและกาแลคซีอื่นๆ


ในภาพประกอบ: ปฏิสัมพันธ์ของ "ลม" ของดวงอาทิตย์และสนามแม่เหล็กของโลก

รังสีคอสมิกประกอบขึ้นเป็นรังสีจำนวนมากระหว่างการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์ มีส่วนแบ่งรังสี 1.8 mSv ต่อวัน เพียงสามเปอร์เซ็นต์ของรังสีที่สะสมโดยความอยากรู้จากดวงอาทิตย์ นี่เป็นเพราะเที่ยวบินดังกล่าวเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ค่อนข้างสงบ การระบาดจะเพิ่มปริมาณรวม และเข้าใกล้ 2 มิลลิซีเวิร์ตต่อวัน

ยอดเกิดขึ้นระหว่างเปลวสุริยะ

วิธีการทางเทคนิคในปัจจุบันมีประสิทธิภาพมากกว่าในการป้องกันรังสีดวงอาทิตย์ซึ่งมีพลังงานต่ำ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถติดตั้งแคปซูลป้องกันซึ่งนักบินอวกาศสามารถซ่อนตัวในระหว่างเปลวสุริยะได้ อย่างไรก็ตาม ผนังอลูมิเนียมขนาด 30 ซม. ก็ไม่สามารถป้องกันรังสีคอสมิกระหว่างดวงดาวได้ สารตะกั่วอาจจะช่วยได้ดีขึ้น แต่สิ่งนี้จะเพิ่มมวลของเรือได้อย่างมาก ซึ่งหมายถึงค่าใช้จ่ายในการปล่อยและเร่งความเร็ว

วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดการสัมผัสรังสีควรเป็นเครื่องยนต์ประเภทใหม่ซึ่งจะช่วยลดเวลาการบินไปดาวอังคารและกลับได้อย่างมาก ปัจจุบัน NASA กำลังทำงานเกี่ยวกับการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และการขับเคลื่อนความร้อนนิวเคลียร์ ตามทฤษฎีแล้วสิ่งแรกสามารถเร่งความเร็วได้เร็วกว่าเครื่องยนต์เคมีสมัยใหม่ถึง 20 เท่า แต่การเร่งความเร็วจะยาวนานมากเนื่องจากแรงขับต่ำ อุปกรณ์ที่มีเครื่องยนต์ดังกล่าวควรจะถูกส่งไปลากดาวเคราะห์น้อย ซึ่ง NASA ต้องการจับภาพและถ่ายโอนไปยังวงโคจรดวงจันทร์เพื่อให้นักบินอวกาศมาเยือนครั้งต่อไป

การพัฒนาที่มีแนวโน้มและให้กำลังใจมากที่สุดในการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากำลังดำเนินการภายใต้โครงการ VASIMR แต่การเดินทางไปดาวอังคาร แผงโซลาร์เซลล์ไม่เพียงพอ คุณจะต้องมีเครื่องปฏิกรณ์

เครื่องยนต์ความร้อนนิวเคลียร์พัฒนาแรงกระตุ้นจำเพาะสูงกว่าประมาณสามเท่า ประเภทที่ทันสมัยจรวด สาระสำคัญของมันนั้นง่ายมาก: เครื่องปฏิกรณ์จะทำความร้อนให้กับก๊าซที่ใช้งาน (สันนิษฐานว่าเป็นไฮโดรเจน) อุณหภูมิสูงโดยไม่ต้องใช้ตัวออกซิไดเซอร์ซึ่งจำเป็นสำหรับจรวดเคมี ในกรณีนี้ขีด จำกัด อุณหภูมิความร้อนจะถูกกำหนดโดยวัสดุที่ใช้สร้างเครื่องยนต์เท่านั้น

แต่ความเรียบง่ายดังกล่าวก็ทำให้เกิดความยากลำบากเช่นกัน - แรงผลักดันนั้นควบคุมได้ยากมาก NASA กำลังพยายามแก้ไขปัญหานี้ แต่ไม่ได้ถือว่าการพัฒนาเครื่องยนต์พลังงานนิวเคลียร์เป็นเรื่องสำคัญ

แอปพลิเคชัน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มว่าพลังงานส่วนหนึ่งจะสามารถนำมาใช้ในการผลิตได้ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งจะช่วยปกป้องนักบินจากทั้งรังสีคอสมิกและรังสีเพิ่มเติม เครื่องปฏิกรณ์ของตัวเอง- เทคโนโลยีเดียวกันนี้จะทำให้เกิดผลกำไรในการสกัดน้ำจากดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์น้อย กล่าวคือ มันจะกระตุ้นการใช้พื้นที่เชิงพาณิชย์ต่อไป
แม้ว่าตอนนี้จะไม่มีอะไรมากไปกว่าการใช้เหตุผลเชิงทฤษฎี แต่ก็มีความเป็นไปได้ที่โครงการดังกล่าวจะกลายเป็นกุญแจสำคัญในการสำรวจระบบสุริยะในระดับใหม่