Koliko je kozmičko zračenje opasno za ljude?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Zemlja je jedinstvena kolijevka svega živog. Zaštićeni svojom atmosferom i magnetskim poljem, ne možemo razmišljati o opasnostima od zračenja, osim o onima koje stvaramo vlastitim rukama. Međutim, svi projekti istraživanja svemira - bliski i daleki - uvijek se susreću s problemom radijacijske sigurnosti. Svemir je neprijateljski raspoložen prema životu. Tamo nas ne očekuju.

Orbita Međunarodne svemirske stanice je nekoliko puta podizana, a sada je njena visina preko 400 km. To je učinjeno kako bi se leteći laboratorij odmaknuo od gustih slojeva atmosfere, gdje molekule plina i dalje prilično osjetno usporavaju let, a postaja gubi visinu. Kako ne bi prečesto korigirali orbitu, bilo bi dobro podići stanicu još više, ali to se ne može učiniti. Donji (protonski) radijacijski pojas počinje oko 500 km od Zemlje. Dugi let unutar nekog od radijacijskih pojaseva (a postoje dva) bit će katastrofalan za posadu.

Kozmonaut-likvidator

Ipak, ne može se reći da nema problema radijacijske sigurnosti na visini na kojoj trenutno leti ISS. Prvo, u južnom Atlantiku postoji takozvana brazilska, ili južnoatlantska, magnetska anomalija. Ovdje se čini da Zemljino magnetsko polje pada, a s njim se ispostavlja da je donji radijacijski pojas bliže površini. I ISS ga još uvijek dodiruje, leteći u ovom području.

Drugo, čovjeku u svemiru prijeti galaktičko zračenje - mlaz nabijenih čestica koji juri iz svih smjerova i ogromnom brzinom, nastalih eksplozijama supernove ili djelovanjem pulsara, kvazara i drugih anomalnih zvjezdanih tijela. Dio tih čestica zadržava Zemljino magnetsko polje (koje je jedan od čimbenika nastanka radijacijskih pojaseva), dok drugi dio gubi energiju u sudarima s molekulama plina u atmosferi.

Nešto dopire do površine Zemlje, tako da je mala radioaktivna pozadina prisutna na našem planetu apsolutno posvuda. U prosjeku, osoba koja živi na Zemlji koja se ne bavi izvorima zračenja godišnje prima dozu od 1 milisivert (mSv). Astronaut na ISS-u zarađuje 0,5–0,7 mSv. Dnevno!

Radijacijski pojasevi

Zemljini pojasevi zračenja su područja magnetosfere u kojima se nakupljaju visokoenergetski nabijene čestice. Unutarnji pojas se sastoji uglavnom od protona, vanjski se sastoji od elektrona. 2012. godine NASA-in satelit je otkrio još jedan pojas, koji se nalazi između dva poznata.

"Može se napraviti zanimljiva usporedba", kaže Vjačeslav Šuršakov, voditelj odjela radijacijske sigurnosti kozmonauta Instituta za biomedicinske probleme Ruske akademije znanosti, kandidat fizikalno-matematičkih znanosti. - Dopuštenom godišnjom dozom za djelatnika nuklearne elektrane smatra se 20 mSv - 20 puta više nego što prima običan čovjek. Za stručnjake za hitne slučajeve, te posebno obučene ljude, maksimalna godišnja doza je 200 mSv. To je već 200 puta više od uobičajene doze i… praktički istu količinu koju dobije astronaut koji je godinu dana radio na ISS-u."

Trenutno je medicina uspostavila granicu maksimalne doze, koja se ne može prekoračiti tijekom života osobe kako bi se izbjegli ozbiljni zdravstveni problemi. To je 1000 mSv, odnosno 1 Sv. Dakle, čak i zaposlenik NEK sa svojim standardima može tiho raditi pedeset godina bez brige.

Astronaut će, pak, svoj limit iscrpiti za samo pet godina. No, čak i nakon što je letio četiri godine i dobio svojih zakonskih 800 mSv, teško da će mu biti dopušten novi let u trajanju od godinu dana, jer prijeti prekoračenje granice.

“Još jedan čimbenik opasnosti od zračenja u svemiru, - objašnjava Vjačeslav Šuršakov, - je aktivnost Sunca, posebno takozvana emisija protona. U trenutku izbacivanja, u kratkom vremenu, astronaut na ISS-u može primiti dodatnih 30 mSv. Dobro je što se događaji solarnih protona rijetko događaju - 1-2 puta u 11-godišnjem ciklusu solarne aktivnosti. Loše je što se ti procesi odvijaju stohastički, slučajnim redoslijedom i teško ih je predvidjeti.

Ne sjećam se takvih da bi nas naša znanost unaprijed upozorila na predstojeće oslobađanje. To obično nije slučaj. Dozimetri na ISS-u iznenada pokazuju povećanje pozadine, zovemo stručnjake na Suncu i dobivamo potvrdu: da, postoji anomalna aktivnost naše zvijezde. Upravo zbog takvih iznenadnih solarnih protonskih događaja nikada ne znamo točno koju će dozu astronaut donijeti sa sobom sa leta."

Lude čestice

Problemi radijacije za posade koje idu na Mars počet će već na Zemlji. Brod težak 100 tona ili više morat će se dugo ubrzavati u niskoj orbiti, a dio te putanje proći će unutar radijacijskih pojaseva. To više nisu sati, već dani i tjedni. Nadalje - nadilazeći magnetosferu i galaktičko zračenje u svom izvornom obliku, mnoge teške nabijene čestice, čiji se utjecaj pod "kišobranom" Zemljinog magnetskog polja malo osjeća.

“Problem je”, kaže Vjačeslav Šuršakov, “što je učinak čestica na kritične organe ljudskog tijela (na primjer, živčani sustav) danas malo proučavan. Možda će zračenje uzrokovati da astronaut izgubi pamćenje, uzrokovati abnormalne reakcije u ponašanju i agresiju. I vrlo je vjerojatno da ti učinci neće biti povezani s dozom. Sve dok se ne prikupi dovoljno podataka o postojanju živih organizama izvan Zemljinog magnetskog polja, vrlo je rizično ići u duge svemirske ekspedicije."

Kada stručnjaci za sigurnost od zračenja sugeriraju da dizajneri svemirskih letjelica povećaju biosigurnost, oni odgovaraju na naizgled sasvim racionalno pitanje: “U čemu je problem? Je li netko od kozmonauta umro od radijacijske bolesti? Nažalost, doze zračenja primljene na brodu nisu čak ni zvjezdani brodovi budućnosti, već uobičajeni ISS, iako se uklapaju u standarde, nisu nimalo bezopasni.

Iz nekog razloga, sovjetski kozmonauti nikada se nisu žalili na svoj vid - očito su se bojali za svoju karijeru, ali američki podaci jasno pokazuju da kozmičko zračenje povećava rizik od katarakte i zamućenja leća. Krvni testovi astronauta pokazuju porast kromosomskih aberacija u limfocitima nakon svakog svemirskog leta, što se u medicini smatra tumorskim biljegom. Općenito je zaključeno da primanje dopuštene doze od 1 Sv tijekom života skraćuje život u prosjeku za tri godine.

Lunarni rizici

Jedan od "jakih" argumenata pristaša "mjesečeve zavjere" je tvrdnja da bi prelazak radijacijskih pojaseva i boravak na Mjesecu, gdje nema magnetskog polja, uzrokovao neizbježnu smrt astronauta od radijacijske bolesti. Američki astronauti doista su morali prijeći Zemljine radijacijske pojaseve – protonske i elektronske. No, to se dogodilo samo nekoliko sati, a doze koje su primile posade Apolla tijekom misija pokazale su se značajnim, ali usporedivim s onima koje su primili oldtajmeri ISS-a. “Naravno, Amerikanci su imali sreće”, kaže Vjačeslav Šuršakov, “naposljetku, tijekom njihovih letova nije se dogodio niti jedan solarni protonski događaj. Kad bi se to dogodilo, astronauti bi primili subletalne doze - ne 30 mSv, već 3 Sv.

Navlažite svoje ručnike

„Mi, stručnjaci u području radijacijske sigurnosti“, kaže Vjačeslav Šuršakov, „inzistiramo da se pojača zaštita posada. Primjerice, na ISS-u najranjivije su kabine kozmonauta, gdje se odmaraju. Tu nema dodatne mase, a samo metalni zid debljine nekoliko milimetara odvaja osobu od svemira. Ako ovu barijeru svedemo na vodni ekvivalent prihvaćen u radiologiji, to je samo 1 cm vode.

Za usporedbu: Zemljina atmosfera, ispod koje se skrivamo od zračenja, jednaka je 10 m vode. Nedavno smo predložili da se kabine astronauta zaštiti dodatnim slojem vodom natopljenih ručnika i salveta, što bi uvelike smanjilo učinke zračenja. Razvijaju se lijekovi za zaštitu od zračenja, iako se još ne koriste na ISS-u.

Možda ćemo u budućnosti, koristeći metode medicine i genetskog inženjeringa, uspjeti poboljšati ljudsko tijelo tako da njegovi kritični organi budu otporniji na čimbenike zračenja. Ali u svakom slučaju, bez velike pažnje znanosti na ovaj problem, može se zaboraviti na svemirske letove na velike udaljenosti."