Teadlased on kuulutanud sõja kosmilisele kiirgusele. Miks kosmosekiirgus astronaudid ei tapa?

Isegi kui planeetidevahelised lennud oleksid reaalsus, räägivad teadlased üha enam, et inimkeha ootavad üha uued ohud puhtbioloogilisest vaatenurgast. Eksperdid nimetavad kõva kosmilist kiirgust üheks peamiseks ohuks. Teistel planeetidel, näiteks Marsil, on see kiirgus selline, et see kiirendab oluliselt Alzheimeri tõve teket.

"Kosmiline kiirgus kujutab tulevastele astronautidele väga olulist ohtu. Võimalust, et kokkupuude kosmilise kiirgusega võib põhjustada terviseprobleeme, näiteks vähki, on juba ammu tunnustatud," ütleb Ameerika Ühendriikide neuroteaduste arst Kerry O'Banion. Meditsiinikeskus Rochesteri ülikoolis. "Meie katsed näitasid ka usaldusväärselt, et kõva kiirgus kutsub esile ka Alzheimeri tõvega seotud muutuste kiirenemise ajus."

Teadlaste sõnul on kogu ilmaruum sõna otseses mõttes kiirgusega läbi imbunud, samas kui paks maa atmosfäär kaitseb meie planeeti selle eest. Lühiajalistel ISS-i lendudel osalejad saavad juba tunda kiirguse mõju, kuigi formaalselt on nad madalal orbiidil, kus Maa gravitatsiooni kaitsekuppel veel töötab. Kiirgus on eriti aktiivne nendel hetkedel, mil Päikesel tekivad rakud, millele järgneb kiirgusosakeste emissioon.

Teadlaste sõnul töötab NASA juba praegu tihedalt erinevate lähenemisviiside kallal, mis on seotud inimeste kaitsmisega kosmosekiirguse eest. Kosmoseagentuur hakkas esimest korda rahastama "kiirgusuuringuid" 25 aastat tagasi. Praegu on märkimisväärne osa selle valdkonna algatustest seotud uuringutega, kuidas kaitsta tulevasi marsonaute karmi kiirguse eest Punasel planeedil, kus pole sellist atmosfäärikuplit nagu Maal.

Juba praegu väidavad eksperdid väga suure tõenäosusega, et Marsi kiirgus provotseerib onkoloogilised haigused. Asteroidide läheduses on veelgi suuremas koguses kiirgust. Tuletame meelde, et NASA plaanib 2021. aastaks inimosalusega missiooni asteroidile ja hiljemalt 2035. aastaks Marsile. Reis Marsile ja tagasi võib koos seal veedetud ajaga kesta umbes kolm aastat.

Nagu NASA ütles, on nüüdseks tõestatud, et kosmosekiirgus provotseerib lisaks vähile ka südame-veresoonkonna, luu- ja lihaskonna ning endokriinsüsteemi haigusi. Nüüd on Rochesteri eksperdid tuvastanud veel ühe ohuvektori: uuringud on leidnud, et kosmilise kiirguse suured doosid kutsuvad esile neurodegeneratsiooniga seotud haigusi, eelkõige aktiveerivad need protsessid, mis aitavad kaasa Alzheimeri tõve arengule. Eksperdid uurisid ka seda, kuidas kosmiline kiirgus mõjutab inimese kesknärvisüsteemi.

Eksperimentide põhjal on eksperdid kindlaks teinud, et kosmoses leiduvate radioaktiivsete osakeste struktuuris on rauaaatomite tuumad, millel on fenomenaalne läbitungimisvõime. Seetõttu on nende vastu üllatavalt raske kaitsta.

Maal viisid teadlased kosmilise kiirguse simulatsioonid läbi Ameerika Brookhaveni riiklikus laboris Long Islandil, kus asub spetsiaalne osakeste kiirendi. Katsete abil määrasid teadlased kindlaks ajavahemiku, mille jooksul haigus esineb ja progresseerub. Seni on teadlased aga teinud katseid laborihiirtega, pannes need kokku kiirgusdoosidega, mis on võrreldavad nendega, mida inimesed saaksid lennu ajal Marsile. Pärast katseid tekkisid peaaegu kõigil hiirtel aju kognitiivse süsteemi talitlushäired. Täheldati ka häireid südame-veresoonkonna süsteemi töös. Beeta-amüloidi, valgu, mis on, kogunemise fookused kindel märk lähenev Alzheimeri tõbi.

Teadlaste sõnul ei tea nad veel, kuidas kosmosekiirgusega võidelda, kuid nad on kindlad, et kiirgus on tegur, mis väärib tulevaste kosmoselendude planeerimisel kõige tõsisemat tähelepanu.

Selline mõiste nagu päikesekiirgus on saanud tuntuks üsna kaua aega tagasi. Nagu paljud uuringud on näidanud, ei ole see alati vastutav õhu ionisatsiooni taseme tõstmise eest.

See artikkel on mõeldud üle 18-aastastele isikutele

Kas olete juba 18-aastaseks saanud?

Kosmiline kiirgus: tõde või müüt?

Kosmilised kiired on kiirgus, mis tekib supernoova plahvatuse ajal, samuti Päikese termotuumareaktsioonide tagajärjel. Erinev loodus kiirte päritolu mõjutab ka nende põhiomadusi. Kosmilised kiired, mis tungivad kosmosest väljaspool meie Päikesesüsteem võib tinglikult jagada kahte tüüpi - galaktiline ja intergalaktiline. Viimast liiki on kõige vähem uuritud, kuna primaarse kiirguse kontsentratsioon selles on minimaalne. See tähendab, et galaktikatevahelisel kiirgusel pole erilist tähtsust, kuna see on meie atmosfääris täielikult neutraliseeritud.

Kahjuks saab vähe öelda kiirte kohta, mis jõudsid meieni meie galaktikast nimega Linnutee. Vaatamata asjaolule, et selle suurus ületab 10 000 valgusaastat, kajavad kõik muutused kiirgusväljas galaktika ühes otsas kohe ka teises.

Kosmosest lähtuva kiirguse ohud

Otsene kosmiline kiirgus on elusorganismile hävitav, mistõttu on selle mõju inimestele äärmiselt ohtlik. Õnneks on meie Maa nende kosmosetulnukate eest tiheda atmosfäärikupliga usaldusväärselt kaitstud. See on suurepärane kaitse kogu elule maa peal, kuna neutraliseerib otsest kosmilist kiirgust. Kuid mitte täielikult. Õhuga kokkupõrkel laguneb see väiksemateks ioniseeriva kiirguse osakesteks, millest igaüks reageerib oma aatomitega individuaalselt. Seega nõrgeneb kosmosest tulev suure energiaga kiirgus ja moodustub sekundaarne kiirgus. Samal ajal kaotab see oma letaalsuse - kiirgustase muutub ligikaudu samaks kui röntgenikiirguses. Kuid ärge kartke – see kiirgus kaob täielikult Maa atmosfääri läbides. Olenemata kosmiliste kiirte allikatest ja nende võimsusest on oht meie planeedi pinnal viibivale inimesele minimaalne. See võib astronautidele ainult käegakatsutavat kahju tekitada. Nad puutuvad kokku otsese kosmilise kiirgusega, kuna neil puudub looduslik kaitse atmosfääri kujul.

Kosmiliste kiirte poolt vabanev energia mõjutab eelkõige Maa magnetvälja. Laetud ioniseerivad osakesed sõna otseses mõttes pommitavad seda ja põhjustavad kõige ilusama atmosfääri nähtus—. Kuid see pole veel kõik – radioaktiivsed osakesed võivad oma olemuse tõttu põhjustada erinevate elektroonikaseadmete talitlushäireid. Ja kui eelmisel sajandil see erilist ebamugavust ei tekitanud, on see meie ajal väga tõsine probleem, kuna olulisi aspekte kaasaegne elu.

Inimesed on vastuvõtlikud ka nendele kosmosest pärit külalistele, kuigi kosmiliste kiirte toimemehhanism on väga spetsiifiline. Ioniseeritud osakesed (st sekundaarne kiirgus) mõjutavad Maa magnetvälja, põhjustades seeläbi atmosfääris torme. Kõik teavad, et inimkeha koosneb veest, mis on väga vastuvõtlik magnetvibratsioonidele. Seega mõjutab kosmiline kiirgus südame-veresoonkonna süsteemi ja põhjustab ilmastikutundlike inimeste tervise halvenemist. See on muidugi ebameeldiv, kuid mitte mingil juhul surmav.

Mis kaitseb Maad päikesekiirguse eest?

Päike on täht, mille sügavustes toimuvad pidevalt erinevad termilised protsessid. tuumareaktsioonid, millega kaasnevad tugevad energiaheitmed. Neid laetud osakesi nimetatakse päikesetuuleks ja neil on tugev mõju meie Maale, õigemini selle magnetväljale. Just sellega interakteeruvad ioniseeritud osakesed, mis on päikesetuule aluseks.

Vastavalt uusim uurimus Teadlased üle kogu maailma mängib meie planeedi plasmakest päikesetuule neutraliseerimisel erilist rolli. See juhtub järgmiselt: päikesekiirgus põrkab kokku Maa magnetväljaga ja hajub. Kui seda on liiga palju, võtab löögi vastu plasma kest ja tekib lühise sarnane interaktsiooniprotsess. Sellise võitluse tagajärjeks võivad olla praod kaitsekilbis. Kuid loodus on sedagi ette näinud – külma plasma ojad tõusevad Maa pinnalt ja tormavad nõrgenenud kaitsega kohtadesse. Seega peegeldab meie planeedi magnetväli kosmosest tulevat mõju.

Kuid tasub välja tuua tõsiasi, et päikesekiirgus erinevalt kosmilisest kiirgusest jõuab Maani siiski. Samas ei tasu asjata muretseda, sest sisuliselt on see Päikese energia, mis peaks hajutatult langema meie planeedi pinnale. Seega soojendab see Maa pinda ja aitab sellel elul areneda. Seega tasub seda selgelt eristada erinevad tüübid kiirgus, sest mõnel neist mitte ainult ei ole negatiivne mõju, vaid vajalik ka elusorganismide normaalseks funktsioneerimiseks.

Kuid mitte kõik ained Maal ei ole päikesekiirgusele võrdselt vastuvõtlikud. On pindu, mis neelavad seda rohkem kui teised. Need on reeglina aluspinnad, millel on minimaalne albedo tase (võime peegeldada päikesekiirgust) - maa, mets, liiv.

Seega sõltub nii Maa pinna temperatuur kui ka päevavalgustundide pikkus otseselt sellest, kui palju päikesekiirgust atmosfäär neelab. Tahaksin öelda, et suurem osa energiast jõuab ikkagi meie planeedi pinnale, sest Maa õhukest on barjääriks ainult infrapunaspektri kiirtele. Kuid UV-kiired neutraliseeritakse ainult osaliselt, mis põhjustab inimestel ja loomadel mõningaid nahaprobleeme.

Päikesekiirguse mõju inimkehale

Päikesekiirguse infrapunaspektri kiirtega kokkupuutel ilmneb selgelt termiline efekt. See soodustab veresoonte laienemist, stimuleerib südame-veresoonkonna süsteemi ja aktiveerib naha hingamist. Selle tulemusena lõdvestuvad keha põhisüsteemid ning suureneb endorfiinide (õnnehormoonide) tootmine, millel on valuvaigistav ja põletikuvastane toime. Kuumus mõjutab ka ainevahetusprotsesse, aktiveerides ainevahetust.

Päikesekiirguse valguskiirgusel on oluline fotokeemiline toime, mis aktiveerib kudedes olulisi protsesse. Seda tüüpi päikesekiirgus võimaldab inimesel kasutada ühte kõige enam olulised süsteemid välismaailma puudutus – nägemus. Just nendele kvantidele peaksime olema tänulikud selle eest, et näeme kõike värviliselt.

Olulised mõjutegurid

Päikesekiirgus Infrapunaspekter stimuleerib ka ajutegevust ja vastutab inimese vaimse tervise eest. Samuti on oluline, et seda tüüpi päikeseenergia mõjutab meie bioloogilised rütmid st aktiivse tegevuse ja une faasides.

Ilma valgusosakesteta oleksid ohus paljud elutähtsad protsessid, mis võivad viia erinevate haiguste, sealhulgas unetuse ja depressiooni tekkeni. Samuti väheneb minimaalse kokkupuute korral päikesevalgusega inimese töövõime oluliselt ja enamik kehas toimuvaid protsesse aeglustub.

UV-kiirgus on meie kehale üsna kasulik, kuna käivitab ka immunoloogilisi protsesse, st stimuleerib organismi kaitsevõimet. Seda on vaja ka meie nahas oleva taimse klorofülli analoogi porfüriidi tootmiseks. Liigsed UV-kiired võivad aga põhjustada põletusi, mistõttu on väga oluline teada, kuidas end päikese maksimaalse aktiivsuse perioodil selle eest õigesti kaitsta.

Nagu näete, on päikesekiirguse eelised meie kehale vaieldamatud. Paljud inimesed on väga mures selle pärast, kas toit neelab seda tüüpi kiirgust ja kas saastunud toidu söömine on ohtlik. Ma kordan - päikeseenergia pole midagi pistmist kosmilise või aatomikiirgusega, mis tähendab, et seda pole vaja karta. Ja seda oleks mõttetu vältida... Keegi pole veel otsinud võimalust Päikese eest põgeneda.

Maa lähedal kaitseb selle magnetväli seda jätkuvalt – isegi nõrgenenud ja mitmekilomeetrise atmosfääri abita. Pooluste lähedal lennates, kus väli on väike, istuvad astronaudid spetsiaalselt kaitstud ruumis. Kuid kiirguskaitseks Marsile lennu ajal pole rahuldavat tehnilist lahendust.

Otsustasin esialgset vastust täiendada kahel põhjusel:

1. ühes kohas sisaldab see vale väidet ja ei sisalda õiget
2. lihtsalt täielikkuse huvides (tsitaadid)

1. Kommentaarides kritiseeris Suzanna Vastus on suures osas tõsi.

Maa magnetpooluste kohal väli nõrgeneb, nagu ma ütlesin. Jah, Suzannal on õigus, et see on eriti suur POLES (kujutage ette elektriliinid: nad kogunevad täpselt pooluste juurde). Kuid suurel kõrgusel POSTUSTE ÜLAL on see nõrgem kui mujal - samal põhjusel (kujutage ette samu jõujooni: nad läksid alla - pooluste suunas ja tipus pole peaaegu ühtegi järel). Põld näib vaibuvat.

Kuid Suzannal on selles õigus EMERCOMi kosmonaudid ei varju polaaralade tõttu spetsiaalsesse ruumi: Mu mälu pettis mind.

Aga siiski on koht, kus võetakse erimeetmeid(Ma ajasin selle segi polaaraladega). see - magnetilise anomaalia tõttu Atlandi ookeani lõunaosas. Seal magnetväli “vajub” nii palju, et kiirgusvöö ja on vaja võtta erimeetmeid ilma päikesekiirteta. Ma ei leidnud kiiresti tsitaati päikese aktiivsusega mitteseotud erimeetmete kohta, kuid lugesin nende kohta kuskilt.

Ja loomulikult Välklambid ise väärivad mainimist: Nad varjuvad ka nende eest kõige kaitstud ruumis ega tiir praegu kogu jaama ümber.

Kõiki päikesepurskeid jälgitakse hoolega ja info nende kohta saadetakse juhtimiskeskusesse. Sellistel perioodidel lõpetavad kosmonaudid töötamise ja varjuvad jaama kõige kaitstud sektsioonidesse. Sellised kaitstud segmendid on ISS-i sektsioonid veepaakide kõrval. Vesi säilitab sekundaarsed osakesed – neutronid ja kiirgusdoos neeldub tõhusamalt.

2. Lihtsalt hinnapakkumised ja lisainfo

Mõned alltoodud tsitaadid mainivad annust Sievertsis (Sv). Orienteerumiseks mõned numbrid ja tõenäolised efektid tabelist

0-0,25 Sv. Ei mingit muud toimet peale kergete muutuste veres

0,25-1 Sv. Kiirgushaigused 5-10% kokku puutunud inimestest

7 Sv ~100% surmajuhtumeid

ISS-i päevadoos on umbes 1 mSv (vt allpool). Tähendab, võimalik ilma eriline risk lennata umbes 200 päeva. Samuti on oluline, millise aja jooksul sama annust võetakse: lühikese aja jooksul võetuna on palju ohtlikum kui pika aja jooksul. Organism ei ole passiivne objekt, mis lihtsalt "kuhjub" kiirgusdefekte: tal on ka "parandusmehhanismid" ja need tulevad tavaliselt toime järk-järgult kogunevate väikeste doosidega.

Inimesi Maal ümbritseva massiivse atmosfäärikihi puudumisel puutuvad ISS-i astronaudid pidevate kosmiliste kiirte voogude intensiivsema kiirgusega. Meeskonnaliikmed saavad kiirgusdoosi umbes 1 millisiivert päevas, mis on ligikaudu võrdne inimese kiirgusega Maal aastas. See toob kaasa suurenenud riski haigestuda pahaloomulised kasvajad astronautidel, samuti nõrgenenud immuunsüsteem.

Nagu näitavad NASA ning Venemaa ja Austria spetsialistide kogutud andmed, saavad ISS-i astronaudid ööpäevaseks annuseks 1 millisiivert. Maal ei saa sellist kiirgusdoosi igal pool terve aastaga.

See tase on aga veel suhteliselt talutav. Siiski tuleb meeles pidada, et Maa-lähedased kosmosejaamad on kaitstud magnetväli Maa.

Väljaspool selle piire suureneb kiirgus mitu korda, seetõttu on ekspeditsioonid süvakosmosesse võimatud.

Kiirgus ISS-i ja Miri elamutes ja laborites tekkis jaama alumiiniumkatte pommitamise tagajärjel kosmiliste kiirtega. Kiired ja rasked ioonid lõid korpusest välja paraja koguse neutroneid.

Praegu on kosmoselaevadel võimatu tagada 100% kiirguskaitset. Täpsemalt on see võimalik, kuid massi enam kui olulise suurenemise arvelt, kuid just see on vastuvõetamatu

Lisaks meie atmosfäärile on Maa magnetväli kaitseks kiirguse eest. Maa esimene kiirgusvöönd asub umbes 600-700 km kõrgusel. Jaam lendab nüüd umbes 400 km kõrgusel, mis on oluliselt madalam... Kaitse kiirguse eest kosmoses on (ka - toim.) laeva või jaama kere. Mida paksemad on korpuse seinad, seda suurem on kaitse. Muidugi ei saa seinad olla lõputult paksud, sest seal on kaalupiirangud.

Ioniseeriv tase, taustkiirguse tase rahvusvahelisel tasemel kosmosejaam kõrgem kui Maal (umbes 200 korda – toim.), mis teeb astronaudi ioniseerivale kiirgusele vastuvõtlikumaks kui traditsiooniliselt kiirgusohtlike tööstusharude esindajad, nagu nt. tuumaenergia ja röntgendiagnostika.

Lisaks astronautidele mõeldud individuaalsetele dosimeetritele on jaamas ka kiirgusseiresüsteem. ... Üks andur asub meeskonnakajutites ja üks andur väikese ja suure läbimõõduga tööruumides. Süsteem töötab autonoomselt 24 tundi ööpäevas. ... Seega on Maal teave jaama hetke kiirgusolukorra kohta. Kiirgusseiresüsteem on võimeline andma hoiatussignaali "Kontrolli kiirgust!" Kui see oleks juhtunud, oleksime signalisatsioonikonsoolil näinud bännerit süttimas koos kaasneva helisignaaliga. Kogu kosmilise eksisteerimise ajaks rahvusvaheline jaam selliseid juhtumeid ei olnud.

Lõuna-Atlandi piirkonnas... "vajuvad" kiirgusvööd Maa kohal sügaval Maa all oleva magnetanomaalia tõttu. Maa kohal lendavad kosmoselaevad näivad "löövat" väga lühikest aega kiirgusvöösid... anomaalia piirkonda läbivatel orbiitidel. Teistel orbiitidel kiirgusvoogusid ei esine ja see ei tekita probleeme kosmoseekspeditsioonil osalejatele.

Magnetanomaalia Lõuna-Atlandi piirkonnas ei ole astronautide jaoks ainus kiirguse "nuhtlus". Päikesekiired, mis mõnikord tekitavad väga energilisi osakesi..., võivad tekitada suuri raskusi astronautide lendudel. Millise kiirgusdoosi saab astronaut päikeseosakeste Maale jõudmise korral, on suuresti juhuse küsimus. Selle väärtuse määravad peamiselt kaks tegurit: Maa dipoolmagnetvälja moonutuse määr magnettormide ajal ja kosmoseaparaadi orbiidi parameetrid päikesesündmuse ajal. ... Meeskonnal võib vedada, kui orbiidid SCR-i sissetungi ajal ei läbi ohtlikke kõrglaiuskraadialasid.

Üks võimsamaid prootonipurske - päikesepursete kiirgustorm, mis põhjustas Maa lähedal kiirgustormi, toimus üsna hiljuti - 20. jaanuaril 2005. Sarnase võimsusega päikesepurse toimus 16 aastat tagasi, oktoobris 1989. Paljud prootonid, mille energia ületab sadu MeV , jõudsid Maa magnetosfääri. Muide, sellised prootonid suudavad ületada kaitse, mis on võrdne umbes 11 sentimeetri veepinnaga. Astronaudi skafander on õhem. Bioloogid usuvad, et kui astronaudid viibisid sel ajal väljaspool rahvusvahelist kosmosejaama, siis loomulikult mõjutaks kiirguse mõju astronautide tervist. Kuid nad olid tema sees. ISS-i varjestus on piisavalt suur, et kaitsta meeskonda paljudel juhtudel kiirguse kahjulike mõjude eest. Selle sündmuse ajal oli see nii. Nagu näitasid kiirgusdosimeetritega tehtud mõõtmised, ei ületanud astronautide poolt “püüdtud” kiirgusdoos doosi, mille inimene saab tavalise röntgenuuringu käigus. ISS-i kosmonaudid said 0,01 Gy või ~ 0,01 Sieverti... Tõsi, nii väikesed doosid on tingitud ka sellest, et nagu varem kirjutatud, oli jaam “magnetiliselt kaitstud” orbiitidel, mis ei pruugi alati juhtuda.

Neil Armstrong (esimene Kuu peal kõndinud astronaut) teatas Maale oma ebatavalistest aistingutest lennu ajal: mõnikord täheldas ta silmades eredaid sähvatusi. Mõnikord ulatus nende sagedus umbes sajani päevas... Teadlased... jõudsid järeldusele, et selle eest vastutavad galaktilised kosmilised kiired. Just need suure energiaga osakesed tungivad läbi silmamuna ja tekitavad silma moodustava ainega suheldes Tšerenkovi sära. Selle tulemusena näeb astronaut eredat sähvatust. Kõige tõhusam koostoime ainega pole mitte prootonid, millest kosmilised kiired sisaldavad rohkem kui kõik teised osakesed, vaid rasked osakesed – süsinik, hapnik, raud. Need osakesed, millel on suur mass, kaotavad oluliselt rohkem energiat läbitud teeühiku kohta kui nende kergemad vastased. Nad vastutavad Tšerenkovi sära tekitamise ja võrkkesta - silma tundliku membraani - stimuleerimise eest.

Pikkade kosmoselendude ajal suureneb galaktika ja päikese kosmiliste kiirte roll kiirgusohtlike teguritena. Arvatakse, et Marsile lennu ajal muutuvad GCR-id peamiseks kiirgusohuks. Lend Marsile kestab umbes 6 kuud ja selle perioodi GCR-i ja SCR-i integraalne - kogu - kiirgusdoos on mitu korda suurem kui ISS-i sama aja kiirgusdoos. Seetõttu suureneb märkimisväärselt pikamaa kosmosemissioonidega seotud kiirgustagajärgede risk. Seega on Marsile lennu aasta jooksul GCR-iga seotud neeldunud doos 0,2–0,3 Sv (ilma kaitseta). Seda võib võrrelda eelmise sajandi ühe võimsaima raketi - augusti 1972 - annusega. Selle sündmuse ajal oli see mitu korda väiksem: ~0,05 Sv.

GCR-i tekitatud kiirgusohtu on võimalik hinnata ja prognoosida. Päikesetsükliga seotud GCR ajaliste variatsioonide kohta on nüüdseks kogutud hulgaliselt materjali. See võimaldas luua mudeli, mille põhjal on võimalik ennustada GCR voogu mis tahes eelnevalt määratud ajaperioodiks.

SCL-iga on olukord palju keerulisem. Päikesepursked tekivad juhuslikult ja pole isegi ilmne, et võimsad päikesesündmused toimuvad aastail, mis on tingimata maksimaalse aktiivsuse lähedal. Vähemalt viimaste aastate kogemus näitab, et neid tuleb ette ka tuulevaikuse ajal.

Päikesepõletuste prootonid kujutavad endast reaalset ohtu pikamaamissioonide kosmosemeeskondadele. Võttes taas näitena 1972. aasta augusti sähvatuse, saab päikese prootonite voogude ümberarvutamisega kiirgusdoosiks näidata, et 10 tundi pärast sündmuse algust ületas see kosmoselaeva meeskonna jaoks surmava väärtuse, kui nad olid väljaspool laeva Marsil või näiteks Kuul.

Siinkohal on paslik meenutada Ameerika Apollo lende Kuule 60ndate lõpus ja 70ndate alguses. 1972. aasta augustis toimus sama võimsusega päikesepurske kui 1989. aasta oktoobris. Apollo 16 maandus pärast Kuu rännakut 1972. aasta aprillis ja järgmine, Apollo 17, startis detsembris. Apollo 16 õnnelik meeskond? Absoluutselt jah. Arvutused näitavad, et kui Apollo astronaudid oleksid 1972. aasta augustis Kuul viibinud, oleks nad kokku puutunud kiirgusdoosiga ~4 Sv. Seda on palju säästa. Kui just... kui just kiiresti Maale kiirabi saamiseks tagasi ei pöördu. Teine võimalus on minna Apollo kuumooduli salongi. Siin väheneks kiirgusdoos 10 korda. Võrdluseks oletame, et ISS-i kaitse on 3 korda paksem kui Apollo kuumoodulil.

Kõrgustel orbitaaljaamad(~400 km) kiirgusdoosid ületavad Maa pinnal täheldatud väärtusi ~200 korda! Peamiselt kiirgusvööde osakeste tõttu.

On teada, et põhjaosa lähedalt läbivad mõned mandritevaheliste lennukite marsruudid polaarpiirkond. See piirkond on kõige vähem kaitstud energeetiliste osakeste sissetungi eest ja seetõttu suureneb päikesepõletuste ajal meeskonna ja reisijate kiirgusoht. Päikesekiired suurendavad kiirgusdoose lennukite lennukõrgustel 20-30 korda.

IN Hiljuti Mõnele lennufirma meeskonnale teatatakse, et päikeseosakeste invasioon on algamas. Üks hiljutisi võimsaid päikesepurse, mis leidis aset 2003. aasta novembris, sundis Chicago-Hongkongi lennu Delta meeskonda teelt kõrvale pöörama: lendama sihtkohta madalamal laiuskraadil.

Maad kaitsevad kosmilise kiirguse eest atmosfäär ja magnetväli. Orbiidil on taustkiirgus sadu kordi suurem kui Maa pinnal. Iga päev saab astronaut kiirgusdoosi 0,3–0,8 millisiivertit – ligikaudu viis korda rohkem kui rindkere röntgenülesvõte. Sisse töötades avakosmos kiirguse mõju on isegi suurusjärgu võrra suurem. Ja võimsate päikesepurske hetkedel võite jaamas ühe päevaga 50 päeva normi saavutada. Annaks jumal, et sellisel ajal üle parda töötaks – ühes väljapääsus saad valida kogu karjääri jooksul lubatud doosi, milleks on 1000 millisiivertit. IN normaalsetes tingimustes sellest oleks piisanud neljaks aastaks – varem polnud keegi nii kaua lennanud. Veelgi enam, sellisest ühekordsest kokkupuutest tulenev tervisekahjustus on palju suurem kui aastaid kestva kokkupuute korral.

Madalad Maa orbiidid on siiski suhteliselt ohutud. Maa magnetväli püüab kinni päikesetuule laetud osakesed, moodustades kiirgusvööd. Need on laia sõõriku kujuga, ümbritsevad Maad ekvaatoril 1000–50 000 kilomeetri kõrgusel. Maksimaalne osakeste tihedus saavutatakse umbes 4000 ja 16 000 kilomeetri kõrgusel. Laeva pikaajaline viibimine kiirgusvööndites kujutab endast tõsist ohtu meeskonna elule. Neid teel Kuule ületades riskisid Ameerika astronaudid saada mõne tunniga 10-20 millisiivertisi doosi – sama palju kui kuu aega orbiidil töötades.

Planeetidevahelistel lendudel on meeskonna kiirguskaitse küsimus veelgi teravam. Maa varjab pooled kõvadest kosmilistest kiirtest ja selle magnetosfäär blokeerib peaaegu täielikult päikesetuule voolu. Ilma täiendavate kaitsemeetmeteta suureneb kosmoses kiirgusega kokkupuude suurusjärgu võrra. Mõnikord arutatakse kosmiliste osakeste tugeva magnetväljaga kõrvalekaldumise ideed, kuid praktikas pole midagi muud peale varjestuse veel välja töötatud. Kosmilise kiirguse osakesed neelavad hästi raketikütust, mis viitab täispaakide kasutamisele kaitseks ohtliku kiirguse eest.

Magnetväli pooluste juures ei ole väike, vaid vastupidi suur. See on lihtsalt suunatud sinna peaaegu radiaalselt Maa poole, mis viib selleni, et kiirgusvöödesse magnetväljade poolt kinni püütud päikesetuule osakesed liiguvad (sadenevad) teatud tingimustel poolustel Maa poole, põhjustades aurorad. See ei kujuta astronautidele ohtu, kuna ISS-i trajektoor möödub sellest lähemalt ekvatoriaalvöönd. Ohtu kujutavad endast tugevad M- ja X-klassi päikesepursked, mille aine (peamiselt prootonite) koronaalsed väljapaiskumised on suunatud Maa poole. Sel juhul kasutavad astronaudid täiendavaid meetmeid kiirguskaitse.

Vastus

TSITAAT: "... Kõige tõhusam koostoime ainega ei ole prootonid, millest kosmilised kiired sisaldavad rohkem kui kõik teised osakesed, vaid rasked osakesed - süsinik, hapnik, raud...."

Palun seletage asjatundmatule - kust tulid päikesetuules süsiniku, hapniku, raua osakesed (kosmilised kiired, nagu te kirjutate) ja kuidas nad saavad ainesse, millest silm on valmistatud - läbi skafandri?

Vastus

2 kommentaari veel

Las ma seletan... Päikesevalgus on footonid(sealhulgas gamma- ja röntgenikiirgus, mis on läbitungiv kiirgus).

Kas on veel mõni päikeseline tuul. Osakesed. Näiteks elektronid, ioonid, aatomituumad, mis lendavad Päikeselt ja Päikesele. Raskeid tuumasid (heeliumist raskemaid) on seal vähe, sest Päikesel endal on neid vähe. Kuid alfaosakesi (heeliumi tuumasid) on palju. Ja põhimõtteliselt võib kohale jõuda iga rauast kergem südamik (küsimus on vaid saabujate arvus). Raua süntees Päikesel (eriti väljaspool seda) ei ulatu rauast kaugemale. Seetõttu saab Päikeselt pärineda ainult raud ja midagi kergemat (näiteks sama süsinik).

Kosmilised kiired kitsamas tähenduses- See eriti suurel kiirusel laetud osakesed(ja ka mitte laetud), saabudes väljastpoolt päikesesüsteemi (enamasti). Ja ka - sealt läbiv kiirgus(mõnikord käsitletakse seda eraldi, ilma "kiirte" hulka arvamata).

Muude osakeste hulgas ka kosmilised kiired sisaldavad mis tahes aatomite tuumasid(muidugi erinevates kogustes). Igatahes rasked tuumad, sattudes ainesse, ioniseerivad kõik, mis nende teel on(ja ka - kõrvale: toimub sekundaarne ionisatsioon - juba sellega, mis mööda teed välja lööb). Ja kui nad suur kiirus(ja kineetiline energia), siis tuumad tegelevad selle tegevusega (lennuga läbi aine ja selle ionisatsiooni) pikka aega ega peatu niipea. vastavalt lendab kõigest läbi ega kaldu teelt kõrvale- kuni nad kulutavad peaaegu kõik kineetiline energia. Isegi kui nad põrkuvad otse teise kahurikuuli vastu (ja seda juhtub harva), võivad nad selle lihtsalt kõrvale visata, peaaegu ilma liikumissuunda muutmata. Või mitte küljele, vaid lendab edasi enam-vähem ühes suunas.

Kujutage ette autot, mis sõitis täiskiirusel teisele otsa. Kas ta lõpetab? Ja kujutage ette, et selle kiirus on tuhandeid kilomeetreid tunnis (veelgi parem - sekundis!) ja tugevus võimaldab tal vastu pidada igale löögile. See on tuum kosmosest.

Kosmilised kiired laiemas mõttes- need on kitsalt kosmilised kiired, millele lisandub päikesetuul ja läbitungiv kiirgus Päikeselt. (Noh, või ilma läbistava kiirguseta, kui seda eraldi vaadelda).

Päikesetuul on ioniseeritud osakeste (peamiselt heelium-vesinikplasma) voog, mis voolab päikesekroonist kiirusega 300-1200 km/s ümbritsevasse avakosmosesse. See on üks planeetidevahelise keskkonna põhikomponente.

Päikesetuulega on seotud paljud loodusnähtused, sealhulgas kosmoseilmastiku nähtused nagu magnettormid ja polaartuled.

Mõisted "päikesetuul" (ioniseeritud osakeste voog, mis lendab Päikeselt Maale 2-3 päevaga) ja " päikesevalgus"(footonite voog, mis liigub Päikeselt Maale keskmiselt 8 minuti 17 sekundiga).

Päikesetuule tõttu kaotab Päike igas sekundis umbes miljon tonni ainet. Päikesetuul koosneb peamiselt elektronidest, prootonitest ja heeliumi tuumadest (alfaosakesed); teiste elementide tuumad ja ioniseerimata osakesed (elektriliselt neutraalsed) sisalduvad väga väikestes kogustes.

Kuigi päikesetuul tuleb Päikese väliskihist, ei kajasta see selles kihis olevate elementide koostist, kuna diferentseerumisprotsesside tulemusena osade elementide arvukus suureneb ja osa väheneb (FIP-efekt).

Kosmilised kiired on elementaarosakesed ja aatomituumad, mis liiguvad kosmoses suure energiaga[

Klassifikatsioon kosmiliste kiirte päritolu järgi:

• väljaspool meie galaktikat
• galaktikas
• päikese käes
• planeetidevahelises ruumis

Ekstragalaktilisi ja galaktilisi kiiri nimetatakse tavaliselt primaarseteks. Maa atmosfääris läbivaid ja muunduvaid osakeste sekundaarseid voogusid nimetatakse tavaliselt sekundaarseteks.

Kosmilised kiired on loodusliku kiirguse (taustkiirguse) koostisosa Maa pinnal ja atmosfääris.

Kosmiliste kiirte energiaspekter koosneb 43% prootonite energiast, veel 23% heeliumi (alfaosakeste) energiast ja 34% teiste osakeste poolt edastatavast energiast.

Osakeste arvu järgi on kosmilistest kiirtest 92% prootoneid, 6% heeliumi tuumasid, umbes 1% raskemaid elemente ja umbes 1% elektrone.

Traditsiooniliselt jagatakse kosmilistes kiirtes vaadeldavad osakesed järgmistesse rühmadesse... vastavalt prootonid, alfaosakesed, kerged, keskmised, rasked ja ülirasked... Funktsioon keemiline koostis esmane kosmiline kiirgus on L-rühma tuumade (liitium, berüllium, boor) anomaalselt kõrge (mitu tuhat korda) sisaldus võrreldes tähtede ja tähtedevahelise gaasi koostisega. Seda nähtust seletatakse asjaoluga, et kosmiliste osakeste tekkemehhanism kiirendab eeskätt raskeid tuumasid, mis tähtedevahelise keskkonna prootonitega suheldes lagunevad kergemateks tuumadeks.

Vastus

Kommenteeri

Koomiks sellest, kuidas teadlased uurivad Marsi võitluses kosmilise kiirgusega.

Selles uuritakse mitmeid tulevaste uuringute võimalusi astronautide kaitsmiseks kiirguse eest, sealhulgas ravimiteraapiat, geenitehnoloogiat ja talveunerežiimi tehnoloogiat. Autorid märgivad ka, et kiirgus ja vananemine tapavad keha sarnasel viisil, ja viitavad sellele, et ühe vastu võitlemise viisid võivad töötada ka teisele vastu. Artikkel, mille pealkirjas on võitlus moto: Viva la radioresistance! ("Elagu kiirguskindlus!") ilmus ajakirjas Oncotarget.

"Kosmoseuuringute renessanss toob tõenäoliselt kaasa esimesed inimmissioonid Marsile ja süvakosmosesse. Kuid suurenenud kosmilise kiirguse tingimustes ellujäämiseks peavad inimesed muutuma välistegurite suhtes vastupidavamaks. Käesolevas artiklis pakume välja metoodika, kuidas saavutada suurem radioresistentsus, stressiresistentsus ja vananemiskindlus. Strateegia kallal töötades tõime kokku juhtivad teadlased Venemaalt, aga ka NASAst, Euroopa Kosmoseagentuurist, Kanada Kiirguskeskusest ja rohkem kui 25 muust keskusest üle maailma. Radioresistentsuse tehnoloogiad on kasulikud ka Maal, eriti kui "kõrvalmõju" on tervislik pikaealisus, " kommenteerib MIPT dotsent Aleksandr Žavoronkov.

. " alt="Me hoolitseme selle eest, et kiirgus ei takistaks inimkonnal kosmost vallutamast ja Marsi koloniseerimast. Tänu teadlastele lendame Punasele planeedile ning teeme seal disko ja grillime . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}

Me hoolitseme selle eest, et kiirgus ei takistaks inimkonnal kosmost vallutamast ja Marsi koloniseerimast. Tänu teadlastele lendame punasele planeedile ning teeme seal disko ja grillime .

Ruum versus inimene

"Kosmilises mastaabis on meie planeet vaid väike laev, mis on kosmilise kiirguse eest hästi kaitstud. Maa magnetväli suunab kõrvale päikese ja galaktika laetud osakesed, vähendades seeläbi oluliselt kiirgustaset planeedi pinnal. Pikkade kosmoselendude ja väga nõrga magnetväljaga planeetide (näiteks Marsi) koloniseerimisel sellist kaitset ei teki ning astronaudid ja kolonistid puutuvad pidevalt kokku tohutu energiaga laetud osakeste voogudega. Tegelikult sõltub inimkonna kosmosetulevik sellest, kuidas me sellest probleemist üle saame,“ jagab eksperimentaalradiobioloogia osakonna juhataja ja juht. kiiritusravi Venemaa Teaduste Akadeemia professori A. I. Burnazyani föderaalne meditsiiniline biofüüsikaline keskus, uuenduslike tehnoloogiate väljatöötamise labori töötaja ravimid MIPT Andreyan Osipov.

Inimene on kaitsetu kosmoseohtude vastu: päikesekiirgus, galaktilised kosmilised kiired, magnetväljad, Marsi radioaktiivne keskkond, Maa kiirgusvöönd, mikrogravitatsioon (kaaluta).

Inimkond on tõsiselt võtnud sihiks Marsi koloniseerimine – SpaceX lubab toimetada inimesed Punasele planeedile juba 2024. aastal, kuid mõned olulised probleemid on ikka veel lahendamata. Seega on astronautide üheks peamiseks terviseriskiks kosmiline kiirgus. Ioniseeriv kiirgus kahjustab bioloogilisi molekule, eriti DNA-d, mis põhjustab mitmesuguseid häireid: närvisüsteem, südame-veresoonkonna süsteem ja peamiselt vähk. Teadlased teevad ettepaneku ühendada jõud ja biotehnoloogia uusimaid edusamme kasutades suurendada inimese radiotakistust, et ta saaks vallutada süvakosmose avaruste ja koloniseerida teisi planeete.

Inimese kaitse

Kehal on viise, kuidas end DNA kahjustuste eest kaitsta ja neid parandada. Meie DNA puutub pidevalt kokku loodusliku kiirgusega, aga ka reaktiivsete hapnikuliikidega (ROS), mis tekivad normaalse rakuhingamise käigus. Kuid DNA parandamisel, eriti tõsiste kahjustuste korral, võib esineda vigu. DNA kahjustuste kuhjumist peetakse üheks peamiseks vananemise põhjuseks, seega on kiirgus ja vananemine inimkonna sarnased vaenlased. Kuid rakud võivad kiirgusega kohaneda. On näidatud, et väike kiirgusdoos ei saa mitte ainult kahjustada, vaid ka valmistada rakke ette suuremate annuste jaoks. Nüüd rahvusvahelistele standarditele kiirguskaitse ei võta seda arvesse. Hiljutised uuringud näitavad, et on olemas teatud kiirguslävi, millest allpool kehtib põhimõte “raske treeningul, kerge lahingus”. Artikli autorid usuvad, et nende kasutuselevõtmiseks on vaja uurida raadio kohanemisvõime mehhanisme.

Radioresistentsuse suurendamise viisid: 1) geeniteraapia, multipleksne geenitehnoloogia, eksperimentaalne evolutsioon; 2) biopangandus, regeneratiivsed tehnoloogiad, koe- ja elunditehnoloogia, indutseeritud rakkude uuenemine, rakuteraapia; 3) radioprotektorid, geroprotektorid, antioksüdandid; 4) talveunne; 5) deutereeritud orgaanilised komponendid; 6) kiirgusresistentsete inimeste meditsiiniline valik.

MIPT eluea ja vananemise geneetika labori juhataja, Venemaa Teaduste Akadeemia korrespondentliige, bioloogiateaduste doktor Aleksei Moskalev selgitab: „Meie pikaajalised uuringud ioniseeriva kiirguse väikeste annuste mõju kohta oodatavale elueale. Mudelloomadest on näidatud, et väikesed kahjustavad mõjud võivad stimuleerida rakkude ja keha enda kaitsesüsteeme (DNA parandamine, kuumašokivalgud, elujõuliste rakkude eemaldamine, kaasasündinud immuunsus). Kuid kosmoses puutuvad inimesed kokku suurema ja ohtlikuma kiirgusdooside vahemikuga. Meil on kogunenud suur geroprotektorite andmebaas. Saadud teadmised viitavad sellele, et paljud neist toimivad reservvõimsuste aktiveerimise ja stressitaluvuse suurendamise mehhanismi kaudu. Tõenäoliselt aitab selline stimulatsioon tulevasi kosmose koloniseerijaid.

Kosmosetehnika

Pealegi on radioresistentsus inimestel erinev: mõned on kiirgusele vastupidavamad, teised vähem. Kiiritusresistentsete isikute meditsiiniline valik hõlmab potentsiaalsetelt kandidaatidelt rakuproovide võtmist ja nende rakkude radioadaptivsuse põhjalikku analüüsi. Kosmosesse lendavad need, kes on kiirgusele kõige vastupidavamad. Lisaks on võimalik läbi viia genoomi hõlmavaid uuringuid inimeste kohta, kes elavad piirkondades, kus kõrge tase taustkiirgus või nendega kokkupuutujad elukutselt. Vähile ja muudele kiirgusega seotud haigustele vähem vastuvõtlike inimeste genoomilisi erinevusi saab tulevikus eraldada ja astronautidele sisendada. kaasaegsed meetodid geenitehnoloogia, näiteks genoomi redigeerimine.

On mitmeid võimalusi, mille puhul tuleb radioresistentsuse suurendamiseks geene sisse viia. Esiteks aitavad antioksüdantsed geenid kaitsta rakke kiirgusega toodetud reaktiivsete hapnikuliikide eest. Mitmed katserühmad on selliste transgeenide abil juba edukalt proovinud kiirgustundlikkust vähendada. Kuid see meetod ei päästa teid otsesest kokkupuutest kiirgusega, vaid ainult kaudse kokkupuute eest.

Saate sisestada DNA parandamise eest vastutavate valkude geene. Selliseid katseid on juba tehtud – mõned geenid aitasid tõesti kaasa ja mõned viisid genoomse ebastabiilsuse suurenemiseni, nii et see valdkond ootab uusi uuringuid.

Paljutõotavam meetod on radioprotektiivsete transgeenide kasutamine. Paljudel organismidel (nt tardigradidel) on kõrge aste radioresistentsus ja kui saame teada, millised geenid ja molekulaarsed mehhanismid on selle taga, saab neid geeniteraapia abil inimestesse üle kanda. 50% tardigradide tapmiseks vajate kiirgusdoosi, mis on 1000 korda suurem kui inimestele surmav. Hiljuti avastati valk, mis arvatakse olevat sellise vastupidavuse üks tegureid – nn kahjustuste summutaja Dsup. Inimese rakuliiniga tehtud katses selgus, et Dsup geeni sissetoomine vähendab kahjustusi 40%. See muudab geeni paljutõotavaks kandidaadiks inimeste kaitsmiseks kiirguse eest.

Võitleja esmaabikomplekt

Ravimeid, mis suurendavad organismi kiirguskaitset, nimetatakse "radioprotektoriteks". Praeguseks on ainult üks FDA poolt heaks kiidetud radioprotektor. Kuid seniilsete patoloogiate protsessides osalevate rakkude peamised signaalirajad on seotud ka kiirgusreaktsioonidega. Sellest lähtuvalt võivad radioprotektoritena toimida ka geroprotektorid – ravimid, mis vähendavad vananemist ja pikendavad eluiga. Geroprotectors.org ja DrugAge andmebaaside kohaselt on potentsiaalseid geroprotektoreid üle 400. Autorid usuvad, et olemasolevate ravimite gero- ja radioprotektiivsete omaduste ülevaatamine on kasulik.

Kuna ioniseeriv kiirgus toimib ka reaktiivsete hapnikuliikide kaudu, võivad redoksneeldurid või lihtsamalt öeldes antioksüdandid, nagu glutatioon, NAD ja selle eelkäija NMN, aidata kiirgusega toime tulla. Viimased näivad mängivat olulist rolli reageerimisel DNA kahjustustele ja pakuvad seetõttu suurt huvi kiirguse ja vananemise eest kaitsmise seisukohast.

Hüpernatsioon talveunes

Varsti pärast esimeste kosmoselendude käivitamist asus Nõukogude kosmoseprogrammi juhtiv disainer Sergei Korolev välja töötama ambitsioonikat projekti mehitatud lennuks Marsile. Tema idee oli panna meeskond talveuneseisundisse (ing. hibernation - “ talveunestus") pika kosmosereisi ajal. Talveunerežiimi ajal aeglustuvad kõik kehas toimuvad protsessid. Loomadega tehtud katsed näitavad, et sellises seisundis suureneb vastupidavus äärmuslikele teguritele: madalam temperatuur, surmavad kiirgusdoosid, ülekoormused jne. NSV Liidus suleti Marsi projekt pärast Sergei Korolevi surma. Ja praegu töötab Euroopa Kosmoseagentuur Marsile ja Kuule lendamiseks mõeldud Aurora projekti kallal, mis kaalub astronautide talveunestamist. ESA usub, et talveunerežiim tagab pikaajaliste automatiseeritud lendude ajal suurema ohutuse. Kui räägime kosmose tulevasest koloniseerimisest, siis on lihtsam transportida ja kiirguse eest kaitsta pigem külmsäilitatud sugurakkude panka kui “valmis” inimeste populatsiooni. Aga seda lähitulevikus ilmselgelt ei toimu ja võib-olla on selleks ajaks raadiokaitsemeetodid piisavalt arenenud, et inimesed kosmost ei kardaks.

Raske suurtükivägi

Kõik orgaanilised ühendid sisaldavad süsinik-vesinik sidemeid (C-H). Siiski on võimalik sünteesida ühendeid, mis sisaldavad vesiniku, vesiniku raskema analoogi, asemel deuteeriumi. Suurema massi tõttu on sidemeid deuteeriumiga raskem purustada. Keha on aga loodud töötama vesinikuga, nii et kui liiga palju vesinikku asendada deuteeriumiga, võib see kaasa tuua halbu tagajärgi. Erinevate organismide puhul on näidatud, et deutereeritud vee lisamine pikendab eluiga ja sellel on vähivastane toime, kuid enam kui 20% deutereeritud veest toidus hakkab omama. toksiline toime. Artikli autorid leiavad, et tuleks läbi viia prekliinilised uuringud ja otsida ohutusläve.

Huvitav alternatiiv on asendada mitte vesinik, vaid süsinik raskema analoogiga. 13 C on vaid 8% raskem kui 12 C, samas kui deuteerium on 100% raskem kui vesinik – sellised muutused on keha jaoks vähem kriitilised. Kuid see meetod ei kaitse N-H rebenemise ja O-H suhtlus, mis hoiavad koos DNA aluseid. Lisaks on 13 C tootmine praegu väga kallis. Kui aga tootmiskulusid on võimalik vähendada, võib süsiniku asendamine pakkuda inimestele täiendavat kaitset kosmilise kiirguse eest.

„Kosmosemissioonil osalejate kiirgusohutuse probleem kuulub väga keeruliste probleemide klassi, mida ei ole võimalik ühe ülesande raames lahendada. teaduskeskus või isegi kogu riik. Just sel põhjusel otsustasime tuua kokku spetsialistid Venemaa ja kogu maailma juhtivatest keskustest, et õppida ja kinnistada nende nägemust selle probleemi lahendamise viisidest. Eelkõige on artikli vene autorite hulgas FMBC teadlasi. A.I. Burnazyan, Venemaa Teaduste Akadeemia Biomeditsiiniprobleemide Instituut, MIPT ja teised maailmakuulsad institutsioonid. Projekti kallal töötamise ajal kohtusid paljud projektis osalejad omavahel esimest korda ja kavatsevad nüüd jätkata alustatud ühisuuringuid,“ lõpetab projekti koordinaator, radiobioloog, rakuliste signaaliradade analüüside rühma juht Ivan Ozerov. Skolkovo idufirmas Insilico.

Disainer Elena Khavina, MIPT pressiteenistus

Alates nende Maale ilmumisest on kõik organismid eksisteerinud, arenenud ja arenenud pideva kiirgusega kokkupuute all. Kiirgus on sama loomulik loodusnähtus, nagu tuul, looded, vihm jne.

Looduslik taustkiirgus (NBR) esines Maal selle tekke kõigil etappidel. See oli seal ammu enne elu ja siis biosfääri ilmumist. Radioaktiivsus ja sellega kaasnev ioniseeriv kiirgus olid mõjutanud tegurid praegune olek biosfäär, Maa evolutsioon, elu Maal ja Päikesesüsteemi elementaarne koostis. Iga organism puutub kokku antud piirkonnale iseloomuliku kiirgusfooniga. Kuni 1940. aastateni selle põhjustasid kaks tegurit: loodusliku päritoluga radionukliidide lagunemine, mis paiknevad mõlemas elupaigas antud organismist, nii kehas endas kui ka kosmiliste kiirte toimel.

Loodusliku (loodusliku) kiirguse allikad on ruum ja looduslikud radionukliidid, mis sisalduvad loomulik vorm ja kontsentratsioonid kõigis biosfääri objektides: pinnas, vesi, õhk, mineraalid, elusorganismid jne. Kõik meid ümbritsevad objektid ja me ise on radioaktiivsed selle sõna absoluutses tähenduses.

Peamine kiirgusdoos elanikkonnale maakera saab looduslikest kiirgusallikatest. Enamik neist on sellised, et nende kiirgusega kokkupuudet on täiesti võimatu vältida. Läbi Maa ajaloo tungib eri liiki kiirgus kosmosest Maa pinnale ja pärineb maakoores paiknevatest radioaktiivsetest ainetest. Inimene puutub kiirgusega kokku kahel viisil. Radioaktiivsed ained võivad asuda väljaspool keha ja kiiritada seda väljastpoolt (antud juhul räägime väliskiirgusest) või sattuda õhku, mida inimene hingab, toidu või vee sisse ja sattuda kehasse (see kiiritusviis nimetatakse sisemiseks).

Iga Maa elanik puutub kokku looduslike kiirgusallikate kiirgusega. See sõltub osaliselt sellest, kus inimesed elavad, kiirgustase on mõnes maakera paigas, eriti seal, kus esineb radioaktiivseid kivimeid, keskmisest oluliselt kõrgem, mujal aga madalam. Maapealsed kiirgusallikad vastutavad ühiselt enamiku inimeste kokkupuute eest loodusliku kiirguse kaudu. Keskmiselt annavad need üle 5/6 elanikkonna saadavast iga-aastasest efektiivdoosist, peamiselt sisekiirituse tõttu. Ülejäänu annavad kosmilised kiired, peamiselt välise kiirguse kaudu.

Loodusliku kiirgusfooni moodustavad kosmiline kiirgus (16%) ja looduses hajutatud radionukliidide tekitatud kiirgus, mis sisalduvad maakoores, pinnases, pinnases, vees, taimedes, toidus, looma- ja inimorganismides (84%). Tehnogeenset taustkiirgust seostatakse peamiselt töötlemise ja transpordiga kivid, põletamine kivisüsi, nafta, gaas ja muud fossiilkütused, samuti katsetamine tuumarelvad ja tuumaenergia.

Looduslik taustkiirgus on lahutamatu tegur keskkond, millel on märkimisväärne mõju inimese elule. Looduslik taustkiirgus on Maa erinevates piirkondades väga erinev. Ekvivalentdoos inimese kehas on keskmiselt 2 mSv = 0,2 rem. Evolutsiooniline areng näitab, et looduslikes tausttingimustes tagatakse optimaalsed tingimused inimeste, loomade ja taimede eluks. Seega, kui hinnata ohtu, mis on põhjustatud ioniseeriv kiirgus, on oluline teada erinevatest allikatest pärineva kokkupuute olemust ja taset.

Kuna radionukliidid, nagu kõik aatomid, moodustavad looduses teatud ühendeid ja on vastavalt oma keemilistele omadustele osa teatud mineraalidest, on looduslike radionukliidide jaotumine maakoores ebaühtlane. Kosmiline kiirgus, nagu eespool mainitud, sõltub samuti mitmest tegurist ja võib mitu korda erineda. Seega loomulik taustkiirgus sisse erinevad kohad maakera on erinev. See on seotud “normaalse kiirgusfooni” kontseptsiooni kokkuleppega: kõrgusega merepinnast suureneb foon kosmilise kiirguse toimel, kohtades, kus pinnale tulevad graniitide või tooriumirikkad liivad, on ka taustkiirgus suurem. , ja nii edasi. Seetõttu saame rääkida ainult antud piirkonna, territooriumi, riigi vms keskmisest looduslikust kiirgusfoonist.

Keskmine efektiivne doos, mille meie planeedi elanik saab aastas looduslikest allikatest, on 2,4 mSv .

Ligikaudu 1/3 sellest doosist moodustub väliskiirguse tõttu (ligikaudu võrdselt kosmosest ja radionukliididest) ja 2/3 sisekiirgusest ehk meie keha sees paiknevatest looduslikest radionukliididest. Inimese keskmine spetsiifiline aktiivsus on umbes 150 Bq/kg. Looduslik taustkiirgus (väliskiirgus) merepinnal on keskmiselt umbes 0,09 μSv/h. See vastab ligikaudu 10 µR/h.

Kosmiline kiirgus on ioniseerivate osakeste voog, mis langeb kosmosest Maale. Kosmilise kiirguse koostis sisaldab:

Kosmiline kiirgus koosneb kolmest päritolu poolest erinevast komponendist:

1) Maa magnetvälja poolt püütud osakeste kiirgus;

2) galaktiline kosmiline kiirgus;

3) Päikese korpuskulaarne kiirgus.

Maa magnetvälja poolt püütud laetud osakeste kiirgus - 1,2-8 Maa raadiuse kaugusel on nn kiirgusvööd, mis sisaldavad prootoneid energiaga 1-500 MeV (peamiselt 50 MeV), elektrone energiaga umbes 0,1 -0,4 MeV ja väike kogus alfaosakesi.

Ühend. Galaktilised kosmilised kiired koosnevad peamiselt prootonitest (79%) ja alfaosakestest (20%), mis peegeldavad vesiniku ja heeliumi rohkust universumis. Raskete ioonide hulgas kõrgeim väärtus omavad rauaioone oma suhteliselt suure intensiivsuse ja suure aatomarvu tõttu.

Päritolu. Galaktiliste kosmiliste kiirte allikad on tähtede sähvatused, supernoova plahvatused, pulsari kiirendus, galaktika tuumade plahvatused jne.

Eluaeg. Osakeste eluiga kosmilises kiirguses on umbes 200 miljonit aastat. Osakeste sulgemine toimub tähtedevahelise ruumi magnetvälja tõttu.

Suhtlemine atmosfääriga . Atmosfääri sisenedes interakteeruvad kosmilised kiired lämmastiku, hapniku ja argooni aatomitega. Osakesed põrkuvad elektronidega sagedamini kui tuumadega, kuid suure energiaga osakesed kaotavad vähe energiat. Kokkupõrgetes tuumadega elimineeritakse osakesed peaaegu alati voolust, seega on primaarkiirguse nõrgenemine peaaegu täielikult tingitud tuumareaktsioonidest.

Kui prootonid põrkuvad tuumadega, löövad neutronid ja prootonid tuumadest välja ning tekivad tuuma lõhustumise reaktsioonid. Saadud sekundaarosakesed on olulise energiaga ja ise kutsuvad esile samu tuumareaktsioone, st moodustub terve reaktsioonikaskaad, tekib nn lai atmosfäärivihm. Üksainus suure energiaga ürgosake võib tekitada kümne järjestikuse põlvkonna reaktsioonid, mis tekitavad miljoneid osakesi.

Uued tuumad ja nukleonid, mis moodustavad kiirguse tuumaaktiivse komponendi, tekivad peamiselt atmosfääri ülemistes kihtides. Selle alumises osas on tuumade ja prootonite vool oluliselt nõrgenenud tuumapõrgete ja edasiste ionisatsioonikadude tõttu. Merepinnal tekitab see vaid mõne protsendi doosikiirusest.

Kosmogeensed radionukliidid

Kosmiliste kiirte mõjul atmosfääris ja osaliselt litosfääris toimuvate tuumareaktsioonide tulemusena tekivad radioaktiivsed tuumad. Neist suurima panuse doosi tekitamisse annavad (β-emitterid: 3 H (T 1/2 = 12,35 aastat), 14 C (T 1/2 = 5730 aastat), 22 Na (T 1/2 = 2,6 aastad) - toiduga inimorganismi sattumine Nagu esitatud andmetest järeldub, annab täiskasvanud inimene koos toiduga ~ 95 kg süsinikku.

Päikesekiirgus, mis koosneb elektromagnetiline kiirgus kuni röntgenikiirguse ulatuseni, prootonid ja alfaosakesed;

Loetletud kiirgustüübid on primaarsed, nad kaovad umbes 20 km kõrgusel koostoime tõttu atmosfääri ülemiste kihtidega. Sel juhul tekib sekundaarne kosmiline kiirgus, mis jõuab Maa pinnale ja mõjutab biosfääri (sh inimest). Sekundaarne kiirgus hõlmab neutroneid, prootoneid, mesoneid, elektrone ja footoneid.

Kosmilise kiirguse intensiivsus sõltub mitmest tegurist:

Muutused galaktilise kiirguse voos,

Päikese aktiivsus,

Geograafiline laiuskraad,

Kõrgused üle merepinna.

Olenevalt kõrgusest suureneb kosmilise kiirguse intensiivsus järsult.

Maakoore radionukliidid.

Pikaealised (poolestusajaga miljardeid aastaid) isotoobid, millel ei olnud meie planeedi eksisteerimise ajal aega laguneda, on maakoores laiali. Tõenäoliselt tekkisid need samaaegselt Päikesesüsteemi planeetide tekkega (suhteliselt lühiealised isotoobid lagunesid täielikult). Neid isotoope nimetatakse looduslikeks radioaktiivseteks aineteks, mis tähendab neid, mis tekkisid ja moodustuvad pidevalt uuesti ilma inimese sekkumiseta. Lagunedes moodustavad nad vahepealseid, ka radioaktiivseid isotoope.

Välised kiirgusallikad on enam kui 60 Maa biosfääris leiduvat looduslikku radionukliidi. Looduslikke radioaktiivseid elemente leidub suhteliselt väikestes kogustes kõigis Maa kestades ja tuumas. Inimese jaoks on eriti olulised biosfääri radioaktiivsed elemendid, s.o. Maa kesta osa (lito-, hüdro- ja atmosfäär), kus asuvad mikroorganismid, taimed, loomad ja inimesed.

Miljardeid aastaid on toimunud pidev protsess radioaktiivne lagunemine ebastabiilsed aatomituumad. Selle tulemusena vähenes järk-järgult Maa aine ja kivimite summaarne radioaktiivsus. Suhteliselt lühiealised isotoobid lagunesid täielikult. Säilinud on peamiselt miljardites aastates mõõdetud poolestusajaga elemente, aga ka suhteliselt lühiajalisi radioaktiivse lagunemise sekundaarseid saadusi, mis moodustavad järjestikuseid muundumiste ahelaid, nn perekondi. radioaktiivsed elemendid. Maakoores võivad looduslikud radionukliidid olla enam-vähem ühtlaselt hajutatud või kontsentreeritud ladestustena.

Looduslikud (looduslikud) radionukliidid võib jagada kolme rühma:

Radioaktiivsete perekondadesse kuuluvad radionukliidid (seeria),

Muud (radioaktiivsetesse perekondadesse mittekuuluvad) radionukliidid, mis said planeedi moodustumise ajal maakoore osaks,

Radionukliidid tekkisid kosmilise kiirguse mõjul.

Maa moodustumisel said selle maakoore osaks ka radionukliidid koos stabiilsete nukliididega. Enamik Need radionukliidid kuuluvad nn radioaktiivsetesse perekondadesse (seeriatesse). Iga seeria kujutab endast järjestikuste radioaktiivsete transformatsioonide ahelat, mil ka lähtetuuma lagunemisel tekkinud tuum omakorda laguneb, tekitades taas ebastabiilse tuuma jne. Sellise ahela alguseks on radionukliid, mida ei teki teisest radionukliidist, kuid sisaldub nende sünnihetkest alates maakoores ja biosfääris. Seda radionukliidi nimetatakse esivanemaks ja kogu perekond (sari) on selle järgi nimetatud. Kokku on looduses kolm esivanemat - uraan-235, uraan-238 ja toorium-232 ning vastavalt kolm radioaktiivset seeriat - kaks uraani ja tooriumi. Kõik seeriad lõpevad stabiilsete plii isotoopidega.

Tooriumi poolestusaeg on pikim (14 miljardit aastat), seega on see peaaegu täielikult säilinud alates Maa lisandumisest. Uraan-238 lagunes suurel määral, valdav enamus uraan-235 lagunes ja isotoop neptuunium-232 lagunes täielikult. Sel põhjusel on maakoores palju tooriumi (peaaegu 20 korda rohkem uraani) ja uraan-235 on 140 korda vähem kui uraan-238. Kuna neljanda perekonna esivanem (neptuunium) on pärast Maa lisandumist täielikult lagunenud, siis kividel see peaaegu puudub. Neptuuniumi on uraanimaakides leitud tühistes kogustes. Kuid selle päritolu on sekundaarne ja tuleneb uraan-238 tuumade pommitamisest kosmiliste kiirte neutronite poolt. Neptuuniumi toodetakse nüüd kunstlike tuumareaktsioonide abil. Ökoloogi jaoks ei paku see huvi.

Umbes 0,0003% (erinevatel andmetel 0,00025-0,0004%) maakoorest on uraan. See tähendab, et üks kuupmeeter kõige tavalisemat pinnast sisaldab keskmiselt 5 grammi uraani. On kohti, kus see kogus on tuhandeid kordi suurem – need on uraanimaardlad. Kuupmeeter merevett sisaldab umbes 1,5 mg uraani. See loomulik keemiline element on esindatud kahe isotoobiga -238U ja 235U, millest igaüks on oma radioaktiivse seeria esivanem. Valdav enamus looduslikust uraanist (99,3%) on uraan-238. See radionukliid on väga stabiilne, selle lagunemise (nimelt alfa-lagunemise) tõenäosus on väga väike. Seda tõenäosust iseloomustab poolestusaeg 4,5 miljardit aastat. See tähendab, et pärast meie planeedi moodustumist on selle kogus poole võrra vähenenud. Sellest omakorda järeldub, et meie planeedi taustkiirgus oli varem kõrgem. Radioaktiivsete muundumiste ahelad, mis tekitavad uraani seeria looduslikke radionukliide:

Radioaktiivsetes sarjades on nii pikaealised (ehk pika poolestusajaga radionukliidid) kui ka lühiealised, kuid kõik seerias olevad radionukliidid on looduses olemas, ka need, mis kiiresti lagunevad. Selle põhjuseks on asjaolu, et aja jooksul on tekkinud tasakaal (nn ilmalik tasakaal) - iga radionukliidi lagunemiskiirus on võrdne selle moodustumise kiirusega.

On looduslikke radionukliide, mis sattusid maapõue planeedi tekke käigus ja mis ei kuulu uraani ega tooriumi sarja. Esiteks on see kaalium-40. 40 K sisaldus maakoores on umbes 0,00027% (massist), poolestusaeg on 1,3 miljardit aastat. Tütarnukliid kaltsium-40 on stabiilne. Kaalium-40 leidub märkimisväärses koguses taimedes ja elusorganismides ning see annab olulise panuse inimeste sisemise kiirguse kogudoosisse.

Looduslik kaalium sisaldab kolme isotoopi: kaalium-39, kaalium-40 ja kaalium-41, millest ainult kaalium-40 on radioaktiivne. Nende kolme isotoobi kvantitatiivne suhe looduses näeb välja selline: 93,08%, 0,012% ja 6,91%.

Kaalium-40 laguneb kahel viisil. Umbes 88% selle aatomitest kogevad beetakiirgust ja muutuvad kaltsiumi-40 aatomiteks. Ülejäänud 12% aatomitest, mis kogevad K-püüdmist, muutuvad argooni-40 aatomiteks. Kaalium-argooni meetod kivimite ja mineraalide absoluutse vanuse määramiseks põhineb sellel kaalium-40 omadusel.

Kolmas looduslike radionukliidide rühm koosneb kosmogeensetest radionukliididest. Need radionukliidid tekivad stabiilsete nukliidide kosmilise kiirguse mõjul tuumareaktsioonide tulemusena. Nende hulka kuuluvad triitium, berüllium-7, süsinik-14, naatrium-22. Näiteks triitiumi ja süsinik-14 moodustumise tuumareaktsioonid lämmastikust kosmiliste neutronite mõjul:

Süsinikul on looduslike radioisotoopide seas eriline koht. Looduslik süsinik koosneb kahest stabiilsest isotoobist, mille hulgas on ülekaalus süsinik-12 (98,89%). Ülejäänud on peaaegu täielikult süsinik-13 (1,11%).

Lisaks süsiniku stabiilsetele isotoopidele on teada veel viis radioaktiivset isotoopi. Neist neljal (süsinik-10, süsinik-11, süsinik-15 ja süsinik-16) on väga lühike poolestusaeg (sekundeid ja sekundi murdosa). Viienda radioisotoobi, süsinik-14, poolestusaeg on 5730 aastat.

Looduses on süsinik-14 kontsentratsioon äärmiselt madal. Näiteks sisse kaasaegsed taimed selle isotoobi üks aatom moodustab 109 süsiniku-12 ja süsiniku-13 aatomit. Küll aga tulekuga aatomirelvad Ja tuumatehnoloogia süsinik-14 toodetakse kunstlikult aeglaste neutronite koosmõjul atmosfääri lämmastikuga, mistõttu selle kogus kasvab pidevalt.

Selle kohta, millist tausta peetakse "normaalseks", on teatud kokkulepe. Seega, kui "planetaarne keskmine" aastane efektiivdoos inimese kohta on 2,4 mSv, on paljudes riikides see väärtus 7-9 mSv/aastas. See tähendab, et iidsetest aegadest on miljonid inimesed elanud statistilisest keskmisest mitu korda suurema loodusliku doosikoormuse tingimustes. Meditsiinilised uuringud ja demograafiline statistika näitavad, et see ei mõjuta nende elu kuidagi, ei mõjuta negatiivset mõju nende ja järglaste tervisele.

Rääkides “normaalse” loodusliku fooni mõiste konventsionaalsusest, võib välja tuua ka rea ​​kohti planeedil, kus loodusliku kiirguse tase ületab statistilist keskmist mitte ainult mitu korda, vaid ka kümneid kordi (tabel); kümned ja sajad tuhanded elanikud puutuvad selle mõjuga kokku. Ja see on ka norm, see ei mõjuta kuidagi nende tervist. Pealegi on paljud suurenenud taustkiirgusega piirkonnad olnud sajandeid massiturismi kohad (mererannikud) ja tunnustatud kuurordid (Kaukaasia rannikud). Mineraalvesi, Karlovy Vary jne).