Kto nie marzył o lataniu w kosmos, nawet wiedząc, czym jest promieniowanie kosmiczne? Przynajmniej poleć na orbitę Ziemi lub na Księżyc, a jeszcze lepiej - dalej, do jakiegoś Oriona. W rzeczywistości ludzkie ciało jest bardzo mało przystosowane do takich podróży. Nawet podczas lotu na orbitę astronauci stają w obliczu wielu niebezpieczeństw, które zagrażają ich zdrowiu, a czasami życiu. Wszyscy oglądali kultowy serial Star Trek. Jedna z cudownych postaci podała bardzo dokładny opis takiego zjawiska, jakim jest promieniowanie kosmiczne. „To są niebezpieczeństwa i choroby w ciemności i ciszy”, powiedział Leonard McCoy, vel Bones, vel Bonesaw. Bardzo trudno jest być bardziej precyzyjnym. Promieniowanie kosmiczne w podróży sprawi, że osoba będzie zmęczona, słaba, chora, cierpiąca na depresję.
Uczucia w locie
Ludzkie ciało nie jest przystosowane do życia w próżni, ponieważ ewolucja nie zawierała takich zdolności w swoim arsenale. O tympowstały książki, to zagadnienie jest szczegółowo badane przez medycynę, na całym świecie powstały ośrodki badające problemy medycyny w kosmosie, w ekstremalnych warunkach, na dużych wysokościach. Oczywiście zabawnie jest patrzeć, jak astronauta uśmiecha się na ekranie, wokół którego unoszą się w powietrzu różne przedmioty. W rzeczywistości jego ekspedycja jest znacznie poważniejsza i obarczona konsekwencjami, niż wyobraża sobie to przeciętny mieszkaniec Ziemi, a nie tylko promieniowanie kosmiczne stwarza tu problemy.
Na prośbę dziennikarzy, astronautów, inżynierów, naukowców, którzy doświadczyli wszystkiego, co dzieje się z człowiekiem w kosmosie, opowiedzieli o sekwencji różnych nowych doznań w sztucznie stworzonym środowisku obcym dla ciała. Dosłownie dziesięć sekund po rozpoczęciu lotu nieprzygotowana osoba traci przytomność, ponieważ przyspieszenie statku kosmicznego wzrasta, oddzielając go od kompleksu startowego. Człowiek nie odczuwa jeszcze promieni kosmicznych tak silnie, jak w przestrzeni kosmicznej – promieniowanie jest pochłaniane przez atmosferę naszej planety.
Główne problemy
Ale jest też wystarczająco dużo przeciążeń: człowiek staje się cztery razy cięższy niż jego własna waga, jest dosłownie wciskany w krzesło, trudno jest nawet poruszyć ręką. Wszyscy widzieli te specjalne krzesła, na przykład w statku kosmicznym Sojuz. Ale nie wszyscy rozumieli, dlaczego astronauta miał tak dziwną postawę. Jest to jednak konieczne, ponieważ przeciążenie wysyła prawie całą krew z organizmu do nóg, a mózg pozostaje bez ukrwienia, dlatego dochodzi do omdlenia. Ale wymyślony wW Związku Radzieckim krzesło pomaga uniknąć przynajmniej tego problemu: postawa z podniesionymi nogami sprawia, że krew dostarcza tlen do wszystkich części mózgu.
Dziesięć minut po rozpoczęciu lotu, brak grawitacji sprawi, że osoba prawie straci poczucie równowagi, orientacji i koordynacji w przestrzeni, osoba może nawet nie śledzić poruszających się obiektów. Ma mdłości i wymiotuje. To samo mogą powodować promienie kosmiczne – promieniowanie jest tu już znacznie silniejsze, a jeśli na Słońcu nastąpi wyrzut plazmy, zagrożenie życia astronautów na orbicie jest realne, nawet pasażerowie samolotów mogą ucierpieć w locie na dużych wysokościach. Pojawiają się zmiany widzenia, obrzęk i zmiany w siatkówce, deformacja gałki ocznej. Osoba staje się słaba i niezdolna do wykonywania zadań, które są przed nią.
Zagadki
Jednak od czasu do czasu ludzie również odczuwają wysokie promieniowanie kosmiczne na Ziemi, aby w ogóle nie surfować po kosmicznych przestrzeniach. Nasza planeta jest nieustannie bombardowana przez promienie pochodzenia kosmicznego, a naukowcy sugerują, że nasza atmosfera nie zawsze zapewnia wystarczającą ochronę. Istnieje wiele teorii, które nadają tym cząsteczkom energii taką siłę, że znacznie ogranicza szanse planet na pojawienie się na nich życia. Pod wieloma względami natura tych promieni kosmicznych jest nadal nierozwiązalną zagadką dla naszych naukowców.
Naładowane cząstki subatomowe w kosmosie poruszają się prawie z prędkością światła, były już wielokrotnie rejestrowane na satelitach, a nawet nabalony. Są to jądra pierwiastków chemicznych, protonów, elektronów, fotonów i neutrin. Nie wyklucza się również obecności cząstek ciemnej materii - ciężkich i superciężkich - w ataku promieniowania kosmicznego. Gdyby udało się je wykryć, rozwiązałoby się wiele sprzeczności w obserwacjach kosmologicznych i astronomicznych.
Atmosfera
Co chroni nas przed promieniowaniem kosmicznym? Tylko nasza atmosfera. Promienie kosmiczne, które zagrażają śmierci wszystkich żywych istot, zderzają się w nim i generują strumienie innych cząstek - nieszkodliwych, w tym mionów, znacznie cięższych krewnych elektronów. Potencjalne niebezpieczeństwo nadal istnieje, ponieważ niektóre cząstki docierają do powierzchni Ziemi i wnikają na kilkadziesiąt metrów w jej wnętrzności. Poziom promieniowania, jakie otrzymuje każda planeta, wskazuje na jej przydatność lub nieprzydatność do życia. Wysokie promieniowanie kosmiczne, które niosą ze sobą promienie kosmiczne, znacznie przewyższa promieniowanie naszej własnej gwiazdy, ponieważ energia protonów i fotonów, na przykład naszego Słońca, jest niższa.
A przy dużej dawce promieniowania życie jest niemożliwe. Na Ziemi dawka ta jest kontrolowana przez siłę pola magnetycznego planety i grubość atmosfery, co znacznie zmniejsza niebezpieczeństwo promieniowania kosmicznego. Na przykład na Marsie mogłoby istnieć życie, ale atmosfera jest tam znikoma, nie ma własnego pola magnetycznego, co oznacza, że nie ma ochrony przed promieniowaniem kosmicznym, które przenika cały kosmos. Poziom promieniowania na Marsie jest ogromny. A wpływ promieniowania kosmicznego na biosferę planety jest taki, że całe życie na niej umiera.
Co jest ważniejsze?
Mamy szczęście, mamy zarówno grubość atmosfery otaczającej Ziemię, jak i nasze własne wystarczająco silne pole magnetyczne, które pochłania szkodliwe cząstki, które dotarły do skorupy ziemskiej. Zastanawiam się, czyja ochrona planety działa aktywniej - atmosfera czy pole magnetyczne? Naukowcy eksperymentują, tworząc modele planet z polem magnetycznym lub bez niego. A samo pole magnetyczne różni się w tych modelach planet siłą. Wcześniej naukowcy byli pewni, że jest to główna ochrona przed promieniowaniem kosmicznym, ponieważ kontrolują jego poziom na powierzchni. Stwierdzono jednak, że wielkość ekspozycji w większym stopniu determinuje grubość atmosfery pokrywającej planetę.
Jeśli pole magnetyczne na Ziemi zostanie „wyłączone”, dawka promieniowania tylko się podwoi. To dużo, ale nawet dla nas odbije się to dość niepozornie. A jeśli opuścisz pole magnetyczne i usuniesz atmosferę do jednej dziesiątej jego całkowitej wielkości, dawka wzrośnie śmiertelnie - o dwa rzędy wielkości. Straszne promieniowanie kosmiczne zabije wszystko i wszystkich na Ziemi. Nasze Słońce jest żółtym karłem, to wokół nich planety są uważane za głównych pretendentów do zamieszkania. Są to stosunkowo słabe gwiazdy, jest ich wiele, około osiemdziesięciu procent całkowitej liczby gwiazd w naszym Wszechświecie.
Przestrzeń i ewolucja
Teoretycy obliczyli, że takie planety na orbitach żółtych karłów, które znajdują się w strefach odpowiednich do życia, mają znacznie słabsze pola magnetyczne. Dotyczy to zwłaszcza tak zwanych super-Ziemi -duże skaliste planety dziesięć razy cięższe od naszej Ziemi. Astrobiolodzy byli pewni, że słabe pola magnetyczne znacznie zmniejszają szanse na zamieszkanie. A teraz nowe odkrycia sugerują, że nie jest to tak duży problem, jak zwykli sądzić ludzie. Najważniejsza byłaby atmosfera.
Naukowcy wszechstronnie badają wpływ wzrastającego promieniowania na istniejące organizmy żywe – zwierzęta, a także na różnorodne rośliny. Badania związane z promieniowaniem polegają na wystawieniu ich na różne stopnie promieniowania, od małego do ekstremalnego, a następnie ustaleniu, czy przeżyją i jak inaczej będą się czuli, jeśli przeżyją. Mikroorganizmy, na które wpływa stopniowo zwiększające się promieniowanie, mogą nam pokazać, jak przebiegała ewolucja na Ziemi. To właśnie promienie kosmiczne, ich wysokie promieniowanie sprawiły, że kiedyś przyszły człowiek zszedł z palmy i zaczął eksplorować kosmos. A ludzkość już nigdy nie powróci do drzew.
Promieniowanie kosmiczne 2017
Na początku września 2017 cała nasza planeta była bardzo zaniepokojona. Słońce nagle wyrzuciło tony materii słonecznej po połączeniu dwóch dużych grup ciemnych plam. A temu wyrzutowi towarzyszyły rozbłyski klasy X, które zmusiły pole magnetyczne planety do działania dosłownie na zużycie. Nastąpiła wielka burza magnetyczna, powodująca choroby u wielu ludzi, a także wyjątkowo rzadkie, niemal bezprecedensowe zjawiska naturalne na Ziemi. Na przykład potężne zdjęcia zorzy polarnej zostały zarejestrowane w pobliżu Moskwy i Nowosybirska, który nigdy nie znajdował się na tych szerokościach geograficznych. Jednak piękno takich zjawisk nie przesłoniło konsekwencji śmiertelnego rozbłysku słonecznego, który przeniknął przez planetę promieniowaniem kosmicznym, co okazało się naprawdę niebezpieczne.
Jego moc była bliska maksimum, X-9, 3, gdzie litera to klasa (bardzo duży błysk), a liczba to siła błysku (z dziesięciu możliwych). Wraz z tym wyrzutem istniała groźba awarii systemów komunikacji kosmicznej i całego sprzętu znajdującego się na stacji orbitalnej. Astronauci zmuszeni byli przeczekać ten strumień straszliwego promieniowania kosmicznego niesiony przez promienie kosmiczne w specjalnym schronie. Jakość komunikacji w ciągu tych dwóch dni znacznie się pogorszyła zarówno w Europie, jak iw Ameryce, dokładnie tam, gdzie kierowany był przepływ naładowanych cząstek z kosmosu. Na około dzień przed momentem, w którym cząstki dotarły do powierzchni Ziemi, wydano ostrzeżenie przed promieniowaniem kosmicznym, które zabrzmiało na każdym kontynencie i w każdym kraju.
Moc Słońca
Energia emitowana przez naszą oprawę do otaczającej przestrzeni kosmicznej jest naprawdę ogromna. W ciągu kilku minut wiele miliardów megaton leci w kosmos, jeśli liczyć w ekwiwalencie TNT. Ludzkość będzie w stanie wyprodukować tyle energii we współczesnym tempie dopiero za milion lat. Tylko jedna piąta całej energii emitowanej przez Słońce na sekundę. A to nasz mały i niezbyt gorący krasnal! Jeśli tylko wyobrazisz sobie, ile niszczącej energii wytwarzają inne źródła promieniowania kosmicznego, przy których nasze Słońce będzie wyglądało jak prawie niewidoczne ziarnko piasku, zakręci ci się w głowie. Cóż za błogosławieństwo, że mamy dobre pole magnetyczne i wspaniałą atmosferę, która nie pozwala nam umrzeć!
Ludzie są codziennie narażeni na tego rodzaju niebezpieczeństwa, ponieważ promieniowanie radioaktywne w kosmosie nigdy nie wysycha. To właśnie stamtąd dociera do nas większość promieniowania – z czarnych dziur i gromad gwiazd. Jest zdolny do zabijania dużą dawką promieniowania, a przy niskiej dawce może zamienić nas w mutanty. Jednak musimy też pamiętać, że ewolucja na Ziemi odbywała się dzięki takim przepływom, promieniowanie zmieniło strukturę DNA do stanu, który obserwujemy dzisiaj. Jeśli uporządkować to „lekarstwo”, to znaczy, jeśli promieniowanie emitowane przez gwiazdy przekroczy dopuszczalne poziomy, procesy będą nieodwracalne. W końcu, jeśli stworzenia zmutują, nie powrócą do swojego pierwotnego stanu, nie ma tu odwrotnego efektu. Dlatego nigdy nie zobaczymy tych żywych organizmów, które były obecne w nowonarodzonym życiu na Ziemi. Każdy organizm stara się przystosować do zmian w środowisku. Albo umiera, albo się adaptuje. Ale nie ma odwrotu.
ISS i rozbłysk słoneczny
Kiedy Słońce wysłało nam swoje powitanie ze strumieniem naładowanych cząstek, ISS właśnie przelatywał między Ziemią a gwiazdą. Wysokoenergetyczne protony uwolnione podczas eksplozji wytworzyły w stacji absolutnie niepożądane tło promieniowania. Cząstki te przebijają się przez absolutnie każdy statek kosmiczny. Jednak technologia kosmiczna została oszczędzona przez to promieniowanie, ponieważ uderzenie było potężne, ale zbyt krótkie, aby je wyłączyć. Jednakżezałoga cały czas ukrywała się w specjalnym schronie, bo ludzkie ciało jest znacznie bardziej wrażliwe niż współczesna technologia. Wybuch nie był jeden, przeszli całą serię, ale wszystko zaczęło się 4 września 2017 roku, aby wstrząsnąć kosmosem ekstremalnym wyrzutem 6 września. W ciągu ostatnich dwunastu lat nie zaobserwowano jeszcze silniejszego przepływu na Ziemi. Wyrzucona przez Słońce chmura plazmy wyprzedziła Ziemię znacznie wcześniej niż planowano, co oznacza, że prędkość i moc strumienia przekroczyła oczekiwaną półtora raza. W związku z tym wpływ na Ziemię był znacznie silniejszy niż oczekiwano. Przez dwanaście godzin chmura wyprzedzała wszystkie obliczenia naszych naukowców, a zatem pole magnetyczne planety było bardziej zaburzone.
Siła burzy magnetycznej okazała się 4 na 5 możliwych, czyli dziesięć razy więcej niż oczekiwano. W Kanadzie zorze polarne obserwowano również nawet na średnich szerokościach geograficznych, tak jak w Rosji. Na Ziemi wydarzyła się burza magnetyczna o charakterze planetarnym. Możesz sobie wyobrazić, co działo się w kosmosie! Promieniowanie jest największym niebezpieczeństwem ze wszystkich tam istniejących. Ochrona przed nim jest potrzebna natychmiast, gdy tylko statek kosmiczny opuści górną atmosferę i pozostawi pola magnetyczne daleko poniżej. Strumienie nienaładowanych i naładowanych cząstek - promieniowania - stale przenikają przestrzeń. Te same warunki czekają na nas na każdej planecie w Układzie Słonecznym: na naszych planetach nie ma pola magnetycznego i atmosfery.
Rodzaje promieniowania
W kosmosie promieniowanie jonizujące jest uważane za najbardziej niebezpieczne. Są to promieniowanie gamma i promienie X Słońca, to cząstki lecące za nimchromosferyczne rozbłyski słoneczne, to pozagalaktyczne, galaktyczne i słoneczne promienie kosmiczne, wiatr słoneczny, protony i elektrony pasów radiacyjnych, cząstki alfa i neutrony. Istnieje również promieniowanie niejonizujące - jest to promieniowanie ultrafioletowe i podczerwone pochodzące od Słońca, jest to promieniowanie elektromagnetyczne i światło widzialne. Nie ma w nich wielkiego niebezpieczeństwa. Chroni nas atmosfera, a astronauta skafander i skóra statku.
Promieniowanie jonizujące powoduje nieodwracalne problemy. Ma to szkodliwy wpływ na wszystkie procesy życiowe zachodzące w ludzkim ciele. Kiedy wysokoenergetyczna cząstka lub foton przechodzi przez substancję na swojej drodze, w wyniku interakcji z tą substancją tworzą parę naładowanych cząstek - jon. Wpływa to nawet na materię nieożywioną, a organizmy żywe reagują najbardziej gwałtownie, ponieważ organizacja wysoce wyspecjalizowanych komórek wymaga odnowy, a proces ten, póki organizm żyje, przebiega dynamicznie. A im wyższy poziom rozwoju ewolucyjnego organizmu, tym bardziej nieodwracalne są uszkodzenia popromienne.
Ochrona przed promieniowaniem
Naukowcy poszukują takich funduszy w różnych dziedzinach współczesnej nauki, w tym w farmakologii. Jak dotąd żaden lek nie był skuteczny, a ludzie, którzy byli narażeni na promieniowanie, nadal umierają. Eksperymenty przeprowadzane są na zwierzętach zarówno na ziemi, jak iw kosmosie. Jedyne, co stało się jasne, to to, że każdy lek powinien być przyjmowany przez osobę przed rozpoczęciem narażenia, a nie po.
A biorąc pod uwagę, że wszystkie takie narkotykitoksyczne, to możemy założyć, że walka ze skutkami promieniowania nie doprowadziła jeszcze do ani jednego zwycięstwa. Nawet jeśli środki farmakologiczne są przyjmowane na czas, zapewniają jedynie ochronę przed promieniowaniem gamma i promieniowaniem rentgenowskim, ale nie chronią przed promieniowaniem jonizującym protonów, cząstek alfa i prędkich neutronów.
