Zeme ir unikāls visu dzīvo būtņu šūpulis. Aizsargājot tās atmosfēra un magnētiskais lauks, mēs nevaram domāt par radiācijas draudiem, izņemot tos, kurus mēs radām ar savām rokām. Tomēr visi kosmosa izpētes projekti - gan tuvu, gan tālu - vienmēr saskaras ar radiācijas drošības problēmu. Kosmoss ir naidīgs pret dzīvi. Mūs tur negaida.
Starptautiskās kosmosa stacijas orbīta ir pacelta vairākas reizes, un tagad tās augstums pārsniedz 400 km. Tas tika darīts, lai lidojošo laboratoriju pārvietotu prom no blīvajiem atmosfēras slāņiem, kur gāzes molekulas joprojām diezgan manāmi palēnina lidojumu un stacija zaudē augstumu. Lai orbītu neizlabotu pārāk bieži, būtu labi pacelt staciju vēl augstāk, taču to nevar izdarīt. Apakšējā (protonu) starojuma josta sākas apmēram 500 km no Zemes. Garš lidojums jebkuras radiācijas jostas iekšienē (un ir divas no tām) apkalpēm būs katastrofāls.
Kosmonauts-likvidators
Neskatoties uz to, nevar teikt, ka augstumā, kurā ISS pašlaik lido, nav radiācijas drošības problēmu. Pirmkārt, Atlantijas okeāna dienvidos ir tā dēvētā Brazīlijas jeb Atlantijas okeāna dienvidu daļa, magnētiskā anomālija. Šeit šķiet, ka Zemes magnētiskais lauks nokrīt, un līdz ar to apakšējā starojuma josta izrādās tuvāk virsmai. Un SKS joprojām tai pieskaras, lidojot šajā apkārtnē.
Otrkārt, cilvēku kosmosā apdraud galaktiskais starojums - lādētu daļiņu straume, kas steidzas no visiem virzieniem un ar milzīgu ātrumu, ko rada supernovas sprādzieni vai pulsāru, kvazāru un citu anomālu zvaigžņu ķermeņu darbība. Dažas no šīm daļiņām aiztur Zemes magnētiskais lauks (kas ir viens no starojuma jostu veidošanās faktoriem), bet otra daļa sadursmē ar gāzes molekulām atmosfērā zaudē enerģiju. Kaut kas sasniedz Zemes virsmu, tā ka uz mūsu planētas absolūti visur atrodas neliels radioaktīvs fons. Vidēji cilvēks, kas dzīvo uz Zemes un nenodarbojas ar starojuma avotiem, gadā saņem 1 milisieverta (mSv) devu. SKS astronauts nopelna 0,5–0,7 mSv. Katru dienu!
Radiācijas jostas
Reklāmas video:
Zemes radiācijas jostas ir magnetosfēras reģioni, kuros uzkrājas ar lielu enerģiju uzlādētas daļiņas. Iekšējā josta galvenokārt sastāv no protoniem, ārējā - no elektroniem. 2012. gadā NASA satelīts atklāja vēl vienu jostu, kas atrodas starp abiem zināmajiem.
"Var veikt interesantu salīdzinājumu," saka Vjačeslavs Šuršakovs, Krievijas Zinātņu akadēmijas Biomedicīnas problēmu institūta Kosmonautu radiācijas drošības departamenta vadītājs, fizisko un matemātisko zinātņu kandidāts. - Tiek uzskatīts, ka atomelektrostacijas darbinieka pieļaujamā gada deva ir 20 mSv - 20 reizes lielāka nekā saņem parasts cilvēks. Ārkārtas reaģēšanas speciālistiem, šiem īpaši apmācītiem cilvēkiem, maksimālā gada deva ir 200 mSv. Tas jau ir 200 reizes vairāk nekā parastā deva un … praktiski tikpat, cik astronauts, kurš gadu ir strādājis pie ISS”.
Pašlaik medicīnā ir noteikts maksimālās devas ierobežojums, kuru nevar pārsniegt cilvēka dzīves laikā, lai izvairītos no nopietnām veselības problēmām. Tas ir 1000 mSv vai 1 Sv. Tādējādi pat AES darbinieks ar saviem standartiem var mierīgi strādāt piecdesmit gadus, ne par ko neuztraucoties. Savukārt kosmonauts izsmels savu robežu tikai piecu gadu laikā. Bet, pat lidojot četrus gadus un iegūstot likumīgo 800 mSv, viņš diez vai tiks ielaists uz jaunu lidojumu uz vienu gadu, jo pastāv draudi pārsniegt limitu.
“Vēl viens radiācijas bīstamības faktors kosmosā, - skaidro Vjačeslavs Šurshakovs, - ir Saules aktivitāte, it īpaši tā sauktās protonu emisijas. Izmešanas brīdī īsā laikā ISS astronauts var saņemt papildu 30 mSv. Ir labi, ka Saules protonu notikumi notiek reti - 1-2 reizes 11 gadu Saules aktivitātes ciklā. Ir slikti, ka šie procesi notiek stohastiski, nejaušā secībā un ir grūti prognozējami. Es neatceros tādu, ka mūsu zinātne būtu mūs iepriekš brīdinājusi par gaidāmo atbrīvošanu. Parasti tas tā nav. ISS dozimetri pēkšņi parāda fona pieaugumu, mēs izsaucam speciālistus uz Sauli un saņemam apstiprinājumu: jā, mūsu anomālai aktivitātei ir anomāla darbība. Tieši šo pēkšņu saules protonu notikumu dēļ mēs nekad precīzi nezināmkādu devu astronauts paņems līdzi no lidojuma."
Trakas daļiņas
Radiācijas problēmas ekipāžām, kas dodas uz Marsu, sāksies jau no Zemes. Kuģim, kura svars ir 100 tonnas vai vairāk, ilgu laiku būs jāpaātrina zemes orbītā, un daļa šīs trajektorijas šķērsos radiācijas jostu iekšpusē. Tās vairs nav stundas, bet gan dienas un nedēļas. Tālāk - pārsniedzot magnetosfēru un galaktisko starojumu sākotnējā formā, daudz smagu lādētu daļiņu, kuru ietekme zem Zemes magnētiskā lauka "jumta" ir maz jūtama.
"Problēma ir," saka Vjačeslavs Šurshakovs, "ka daļiņu ietekme uz cilvēka ķermeņa kritiskajiem orgāniem (piemēram, nervu sistēmu) šodien ir maz pētīta. Iespējams, ka radiācijas dēļ astronauts zaudēs atmiņu, izraisīs nenormālas uzvedības reakcijas un agresiju. Un ļoti iespējams, ka šie efekti nebūs saistīti ar devu. Kamēr nav uzkrāts pietiekami daudz datu par dzīvo organismu esamību ārpus Zemes magnētiskā lauka, ir ļoti riskanti doties garās kosmosa ekspedīcijās."
Kad radiācijas drošības eksperti iesaka kosmosa kuģu dizaineriem palielināt biodrošību, viņi atbild uz šķietami diezgan racionālu jautājumu: “Kāda ir problēma? Vai kāds no kosmonautiem nomira no radiācijas slimības? Diemžēl uz kuģa saņemtās radiācijas devas nav pat nākotnes zvaigžņu kuģi, bet parastais ISS, lai arī tie iekļaujas standartos, nebūt nav nekaitīgi. Nez kāpēc padomju kosmonauti nekad nesūdzējās par redzi - acīmredzot, viņi baidījās par savu karjeru, taču amerikāņu dati skaidri parāda, ka kosmiskais starojums palielina kataraktas, lēcu necaurredzamības risku. Astronautu asins analīzes liecina par limfocītu hromosomu aberāciju palielināšanos pēc katra kosmosa lidojuma, kas medicīnā tiek uzskatīts par audzēja marķieri. Kopumā tika secināts, kaka, iegūstot pieļaujamo 1 Sv devu dzīves laikā, mūžs saīsinās vidēji par trim gadiem.
Mēness riski
Viens no "Mēness sazvērestības" atbalstītāju "spēcīgajiem" argumentiem ir apgalvojums, ka radiācijas jostu šķērsošana un atrašanās uz Mēness, kur nav magnētiskā lauka, izraisītu neizbēgamu astronautu nāvi no radiācijas slimības. Amerikas astronautiem patiešām bija jāšķērso Zemes radiācijas jostas - protonu un elektroniskās. Bet tas notika tikai dažas stundas, un devas, kuras misiju laikā saņēma Apollo apkalpes, izrādījās ievērojamas, taču salīdzināmas ar tām, ko saņēma ISS vecie cilvēki. "Protams, amerikāņiem paveicās," saka Vjačeslavs Šurshakovs, "galu galā viņu lidojumu laikā nenotika neviens saules protonu notikums. Ja tas notiktu, astronauti saņemtu subletālas devas - nevis 30 mSv, bet 3 Sv.
Mitriniet dvieļus
"Mēs, speciālisti radiācijas drošības jomā," saka Vjačeslavs Šuršakovs, "uzstājam, ka jāstiprina apkalpes aizsardzība. Piemēram, ISS visneaizsargātākās ir astronautu kajītes, kur viņi atpūšas. Tur nav papildu masas, un cilvēku no kosmosa atdala tikai vairāku milimetru bieza metāla siena. Ja mēs samazinām šo barjeru līdz radioloģijā pieņemtajam ūdens ekvivalentam, tas ir tikai 1 cm ūdens. Salīdzinājumam: Zemes atmosfēra, zem kuras mēs slēpjamies no radiācijas, ir līdzvērtīga 10 m ūdens. Nesen mēs ierosinājām aizsargāt kosmonautu kajītes ar papildu ūdens mērcētu dvieļu un salvešu slāni, kas ievērojami samazinātu radiācijas ietekmi. Narkotikas tiek izstrādātas aizsardzībai pret radiāciju, lai gan tās vēl netiek izmantotas ISS. Var būt,nākotnē, izmantojot medicīnas un gēnu inženierijas metodes, mēs varēsim uzlabot cilvēka ķermeni tā, lai tā kritiskie orgāni būtu izturīgāki pret radiācijas faktoriem. Bet jebkurā gadījumā bez rūpīgas zinātnes uzmanības šai problēmai var aizmirst par tālsatiksmes lidojumiem kosmosā."
Oļegs Makarovs