Agencje kosmiczne ogłaszają możliwość załogowego lotu na Księżyc i Marsa w niedalekiej przyszłości, a media zaszczepiają strach w umysłach mieszkańców miasta artykułami o promieniach kosmicznych, burzach magnetycznych i wietrze słonecznym. Spróbujmy zrozumieć pojęcia fizyki jądrowej i ocenić zagrożenia.
Informacje encyklopedyczne
Pod pojęciem promieniowania kosmicznego mieści się wszelkie promieniowanie elektromagnetyczne pochodzenia pozaziemskiego. Są to strumienie naładowanych i nienaładowanych cząstek o różnych energiach, które poruszają się w przestrzeni kosmicznej i docierają do powłoki magnetycznej naszej planety, a czasem do powierzchni Ziemi. Ludzkie zmysły ich nie dostrzegają. Gwiazdy i galaktyki służą jako źródła promieniowania kosmicznego.
Historia odkryć
Prymat odkrycia istnienia promieni kosmicznych (tak też nazywa się promieniowanie) należy do austriackiego fizyka W. Hessa (1883-1964). W 1913 badał przewodnictwo elektryczne powietrza. We współpracy z Amerykaninemfizyk Carl David Andersenon (1905-1991) udowodnił, że przewodnictwo elektryczne powietrza powstaje w wyniku narażenia na działanie atmosfery kosmicznego promieniowania jonizującego. Za swoje badania obaj naukowcy otrzymali w 1936 roku Nagrodę Nobla. Dalsze badania w zakresie właściwości materii i oddziaływań słabych umożliwiły już w latach 50. ubiegłego wieku ujawnienie widma tych promieniowań oraz pochodzenia pozytonów, pionów, mionów, hiperonów i mezonów.
Galaktyczne promienie kosmiczne
Energia strumienia kosmicznego w fizyce jądrowej jest mierzona w elektronowoltach i wynosi 0,00001-100 trylionów. Strumień cząstek pierwotnego (galaktycznego) promieniowania kosmicznego składa się z jąder helu i wodoru. Strumień promieniowania jest osłabiany przez magnetosferę naszego Układu Słonecznego, pola magnetyczne Słońca i planet. Atmosfera Ziemi i jej pole magnetyczne chronią życie na naszej planecie. W atmosferze cząstki doświadczają kaskadowych przemian jądrowych, zwanych promieniowaniem wtórnym. Ciała kosmiczne i promieniowanie z wybuchów supernowych wewnątrz galaktyki Drogi Mlecznej są źródłem tego przepływu cząstek alfa, beta i gamma, które docierają do naszej planety w postaci tak zwanego pęku powietrza. W polu magnetycznym Ziemi cząstki alfa i beta są odchylane w kierunku biegunów, w przeciwieństwie do neutralnych cząstek gamma.
Słoneczne promieniowanie kosmiczne
Podobny do natury galaktycznej, występuje w chromosferze Słońca i towarzyszy jej eksplozjamateria plazmowa, a następnie wyrzuty protuberancji i burze magnetyczne. Podczas normalnej aktywności słonecznej gęstość i energia tego przepływu są małe i są równoważone przez galaktyczne promieniowanie kosmiczne. Podczas rozbłysków gęstość strumienia znacznie wzrasta i przekracza promieniowanie pochodzące z Galaktyki.
Nie ma niebezpieczeństwa dla mieszkańców planety
I tak naprawdę jest. Od odkrycia promieniowania kosmicznego naukowcy nie przestali go badać. Ostatnie badania potwierdzają, że szkodliwe skutki tych strumieni są pochłaniane przez atmosferę planety i warstwę ozonową. Może wyrządzić szkody astronautom i obiektom znajdującym się na wysokości ponad 10 kilometrów. Łatwo jest sobie wyobrazić proces kaskadowego niszczenia tego niebezpiecznego strumienia cząstek w atmosferze. Wyobraź sobie, że zrzuciłeś wieżę Lego z ogromnych schodów. Na każdym kroku wyleci z niego wiele kawałków. W ten sposób naładowane cząstki promieniowania kosmicznego zderzają się z ich atomami w atmosferze i tracą swój niszczycielski potencjał.
Ale co z astronautami?
Człowiek jest obecny w kosmosie w polu magnetycznym Ziemi. Nawet Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, chociaż znajduje się poza atmosferą, jest pod wpływem pola magnetycznego planety. Wyjątkiem są loty astronautów na Księżyc. Ponadto ważny jest również czas ekspozycji. Najdłuższy lot w kosmosie trwał nieco ponad rok. Badania zdrowia astronautów prowadzone przez kosmosNASA wykazała, że im wyższa dawka otrzymanego promieniowania kosmicznego, tym większe prawdopodobieństwo rozwoju zaćmy. Nie ma jeszcze wystarczających danych, chociaż to promieniowanie kosmiczne jest uważane za główne zagrożenie w podróżach międzyplanetarnych.
Kto poleci na Marsa?
Federalna Administracja Lotnictwa USA twierdzi, że po 32-miesięcznym locie na Czerwoną Planetę astronauci otrzymają taką dawkę promieniowania kosmicznego, która doprowadzi do śmiertelnej postaci raka u 10% mężczyzn i 17% kobiety. Ponadto znacznie wzrasta ryzyko rozwoju zaćmy, prawdopodobieństwo niepłodności i nieprawidłowości genetycznych u potomstwa. Do tego dochodzą zaburzenia w procesach neurogenezy w hipokampie – miejscu, w którym rodzą się neurony, oraz spadek pamięci długotrwałej. Aby zredukować ten wpływ, projektanci wciąż muszą wynaleźć pancerz ochronny dla szybszych statków kosmicznych i nowe skuteczne neuroprotektory dla astronautów.
Cząstki z kosmosu niszczą gadżety
Profesor z Uniwersytetu Wadrerbilt (USA) Bharat Bhuva odkrył, że urządzenia elektroniczne mogą zawieść pod wpływem promieniowania kosmicznego. Według jego badań subatomowe cząstki promieniowania mogą powodować zakłócenia w układach scalonych precyzyjnych urządzeń elektronicznych, co prowadzi do zmiany danych w ich pamięci. Jako dowód przytacza się następujące fakty:
- W mieście Schaerbeek (Belgia) w 2013 roku jeden z kandydatów doParlament zdobył znacznie większą liczbę głosów niż to możliwe. Tak właśnie zauważono awarię w rejestrze urządzenia zliczającego głosy. Po dochodzeniu ustalono, że przyczyną awarii były promienie kosmiczne.
- W 2008 roku samolot, który był na trasie z australijskiego Perth do Singapuru, nagle wzniósł się na wysokość 210 metrów. Jedna trzecia wszystkich pasażerów i załogi została ranna. Powodem jest awaria autopilota. Ponadto komputery linii lotniczych również generowały kilka błędów. Dochodzenie wykluczyło wszystkie możliwe przyczyny takich zakłóceń w systemach, z wyjątkiem promieniowania kosmicznego.
Podsumowanie
Teraz administratorzy systemu i programiści mają wyjaśnienie usterek i awarii w technologii komputerowej. Promieniowanie kosmiczne jest winne za wszystko! A jeśli bez żartów - pamiętajmy, że życie na Ziemi w ogóle, a nasze ciało w szczególności, to bardzo delikatne systemy biologiczne. Miliardy lat ewolucji biologicznej przetestowały wszystkie formy życia organicznego w warunkach naszej planety. Możemy się przed wieloma uchronić, ale zawsze istnieją zagrożenia, których należy się obawiać. A żeby odpowiednio się zabezpieczyć, musisz wiedzieć o zagrożeniach. Świadomy oznacza uzbrojony. Ale astronauci nadal będą latać na Marsa, może nie do 2030 roku, ale na pewno polecą! W końcu my, ludzie, zawsze będziemy dążyć do gwiazd!
