Kako nevarno je kozmično sevanje za ljudi?

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Zemlja je edinstvena zibelka vseh živih bitij. Zaščiteni z njegovo atmosfero in magnetnim poljem, ne moremo razmišljati o nevarnostih sevanja, razen tistih, ki jih ustvarimo z lastnimi rokami. Vendar pa se vsi projekti raziskovanja vesolja - bližnji in daljni - vedno znova soočajo s problemom sevalne varnosti. Vesolje je sovražno do življenja. Tam nas ne pričakujejo.

Orbita Mednarodne vesoljske postaje je bila večkrat dvignjena, zdaj pa je njena višina več kot 400 km. To je bilo storjeno zato, da bi leteči laboratorij odmaknil od gostih plasti atmosfere, kjer molekule plina še vedno precej upočasnjujejo let in postaja postaja izgublja višino. Da ne bi prepogosto popravljali orbite, bi bilo dobro postajo dvigniti še višje, a tega ni mogoče. Spodnji (protonski) sevalni pas se začne približno 500 km od Zemlje. Dolg let znotraj katerega koli od sevalnih pasov (in sta dva) bo za posadke poguben.

Kozmonavt-likvidator

Kljub temu pa ni mogoče reči, da na višini, na kateri trenutno leti ISS, ni problema z varnostjo sevanja. Prvič, v južnem Atlantiku obstaja tako imenovana brazilska ali južnoatlantska magnetna anomalija. Tukaj se zdi, da se zemeljsko magnetno polje upogne, s tem pa se izkaže, da je spodnji sevalni pas bližje površini. In ISS se ga še vedno dotika in leti na tem območju.

Drugič, človeka v vesolju ogroža galaktično sevanje - tok nabitih delcev, ki hitijo iz vseh smeri in z ogromno hitrostjo, ki jih povzročajo eksplozije supernov ali aktivnost pulsarjev, kvazarjev in drugih anomalnih zvezdnih teles. Nekatere od teh delcev zadrži zemeljsko magnetno polje (ki je eden od dejavnikov nastajanja sevalnih pasov), drugi del pa izgubi energijo pri trkih z molekulami plina v atmosferi.

Nekaj doseže površje Zemlje, tako da je majhno radioaktivno ozadje na našem planetu prisotno popolnoma povsod. V povprečju oseba, ki živi na Zemlji in se ne ukvarja z viri sevanja, prejme letno dozo 1 milisivert (mSv). Astronavt na ISS zasluži 0,5–0,7 mSv. Dnevno!

Radiacijski pasovi

Zemljini sevalni pasovi so področja magnetosfere, v katerih se kopičijo visokoenergijski nabiti delci. Notranji pas je sestavljen predvsem iz protonov, zunanji pa iz elektronov. Leta 2012 je satelit NASA odkril še en pas, ki se nahaja med obema znanima.

"Mogoče je narediti zanimivo primerjavo," pravi Vjačeslav Šuršakov, vodja oddelka za sevalno varnost kozmonavtov na Inštitutu za biomedicinske probleme Ruske akademije znanosti, kandidat fizikalnih in matematičnih znanosti. - Dovoljena letna doza za zaposlenega v jedrski elektrarni se šteje za 20 mSv - 20-krat več, kot prejme navaden človek. Za specialiste za nujne primere, te posebej usposobljene ljudi, je največja letna doza 200 mSv. To je že 200-krat več od običajne doze in … praktično enako količino, kot jo dobi astronavt, ki je na ISS delal eno leto."

Trenutno je medicina določila mejo največjega odmerka, ki je ni mogoče preseči v življenju osebe, da bi se izognili resnim zdravstvenim težavam. To je 1000 mSv ali 1 Sv. Tako lahko tudi uslužbenec NEK s svojimi standardi mirno dela petdeset let brez skrbi.

Astronavt pa bo svojo mejo izčrpal v samo petih letih. A kljub temu, da je letel štiri leta in je pridobil svojih zakonitih 800 mSv, ga skoraj ne bodo dovolili na nov let, ki bo trajal eno leto, ker bo grozila prekoračitev omejitve.

Drugi dejavnik nevarnosti sevanja v vesolju, - pojasnjuje Vjačeslav Šuršakov, - je aktivnost Sonca, zlasti tako imenovane emisije protonov. V trenutku izmeta lahko astronavt na ISS v kratkem času prejme dodatnih 30 mSv. Dobro je, da se dogodki sončnih protonov pojavljajo redko – 1–2 krat v 11-letnem ciklu sončne aktivnosti. Slabo je, da ti procesi potekajo stohastično, v naključnem vrstnem redu in jih je težko predvideti.

Ne spomnim se takega, da bi nas naša znanost vnaprej opozorila na bližajočo se sprostitev. To običajno ni tako. Dozimetri na ISS nenadoma pokažejo povečanje ozadja, pokličemo strokovnjake na Sonce in dobimo potrditev: da, obstaja nenormalna aktivnost naše zvezde. Prav zaradi tako nenadnih sončnih protonskih dogodkov nikoli ne vemo natančno, kakšen odmerek bo astronavt prinesel s seboj z leta."

Nori delci

Težave s sevanjem za posadke, ki odhajajo na Mars, se bodo začele že na Zemlji. Ladjo, ki tehta 100 ton ali več, bo treba dolgo časa pospeševati v nizki orbiti, del te poti pa bo prešel znotraj sevalnih pasov. To niso več ure, ampak dnevi in tedni. Nadalje - presegajo magnetosfero in galaktično sevanje v svoji prvotni obliki, veliko težkih nabitih delcev, katerih vpliv pod "dežnikom" zemeljskega magnetnega polja je malo čutiti.

"Problem je," pravi Vjačeslav Šuršakov, "da je učinek delcev na kritične organe človeškega telesa (na primer živčni sistem) danes malo raziskan. Morda bo sevanje povzročilo, da astronavt izgubi spomin, povzroči nenormalne vedenjske reakcije in agresijo. In zelo verjetno je, da ti učinki ne bodo odvisni od odmerka. Dokler se ne nabere dovolj podatkov o obstoju živih organizmov zunaj zemeljskega magnetnega polja, je zelo tvegano iti na dolge vesoljske odprave.«

Ko strokovnjaki za sevalno varnost predlagajo, da oblikovalci vesoljskih plovil povečajo biološko varnost, odgovorijo na na videz precej racionalno vprašanje: »V čem je problem? Je kdo od kozmonavtov umrl zaradi sevalne bolezni? Žal doze sevanja, ki jih prejmejo na krovu, niso niti zvezdne ladje prihodnosti, ampak običajni ISS, čeprav se ujemajo s standardi, sploh niso neškodljivi.

Iz neznanega razloga se sovjetski kozmonavti nikoli niso pritoževali nad svojim vidom - očitno so se bali za svojo kariero, a ameriški podatki jasno kažejo, da kozmično sevanje poveča tveganje za katarakte in motnost leče. Krvni testi astronavtov po vsakem vesoljskem poletu pokažejo povečanje kromosomskih aberacij v limfocitih, kar v medicini velja za tumorski marker. Na splošno je bilo ugotovljeno, da prejemanje dovoljene doze 1 Sv v življenju skrajša življenje v povprečju za tri leta.

Lunarna tveganja

Eden od "močnih" argumentov zagovornikov "lunarne zarote" je trditev, da bi prečkanje sevalnih pasov in bivanje na Luni, kjer ni magnetnega polja, povzročilo neizogibno smrt astronavtov zaradi sevalne bolezni. Ameriški astronavti so res morali prečkati zemeljske sevalne pasove – protonske in elektronske. Toda to se je zgodilo le nekaj ur in doze, ki so jih prejele posadke Apolla med misijami, so se izkazale za pomembne, vendar primerljive s tistimi, ki so jih prejeli starodobniki ISS. "Seveda so imeli Američani srečo," pravi Vjačeslav Šuršakov, "navsezadnje se med njihovimi leti ni zgodil niti en sončni protonski dogodek. Če bi se to zgodilo, bi astronavti prejeli subletalne doze - ne 30 mSv, ampak 3 Sv.

Zmočite svoje brisače

"Mi, strokovnjaki s področja sevalne varnosti," pravi Vjačeslav Šuršakov, "vztrajamo, da se okrepi zaščita posadk. Na primer, na ISS so najbolj ranljive kozmonavtske kabine, kjer počivajo. Tam ni dodatne mase, človeka od vesolja loči le nekaj milimetrov debela kovinska stena. Če to oviro zmanjšamo na vodni ekvivalent, ki je sprejet v radiologiji, je to le 1 cm vode.

Za primerjavo: Zemljina atmosfera, pod katero se skrivamo pred sevanjem, je enakovredna 10 m vode. Pred kratkim smo predlagali, da bi kabine astronavtov zaščitili z dodatno plastjo z vodo namočenimi brisačami in prtički, kar bi močno zmanjšalo učinke sevanja. Za zaščito pred sevanjem se razvijajo zdravila, čeprav jih na ISS še ne uporabljajo.

Morda bomo v prihodnosti z uporabo metod medicine in genskega inženiringa lahko izboljšali človeško telo, tako da bodo njegovi kritični organi bolj odporni na dejavnike sevanja. Vsekakor pa lahko brez posebne pozornosti znanosti do tega problema pozabimo na vesoljske lete na dolge razdalje."