Πόσο επικίνδυνη είναι η κοσμική ακτινοβολία για τον άνθρωπο;

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Η γη είναι μια μοναδική κοιτίδα όλων των ζωντανών όντων. Προστατευμένοι από την ατμόσφαιρα και το μαγνητικό του πεδίο, δεν μπορούμε να σκεφτόμαστε απειλές ακτινοβολίας, εκτός από αυτές που δημιουργούμε με τα χέρια μας. Ωστόσο, όλα τα έργα εξερεύνησης του διαστήματος - κοντά και μακριά - αντιμετωπίζουν πάντα το πρόβλημα της ασφάλειας από την ακτινοβολία. Το διάστημα είναι εχθρικό προς τη ζωή. Δεν μας περιμένουν εκεί.

Η τροχιά του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού έχει ανυψωθεί αρκετές φορές και τώρα το ύψος του ξεπερνά τα 400 χιλιόμετρα. Αυτό έγινε για να μετακινηθεί το ιπτάμενο εργαστήριο μακριά από τα πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας, όπου τα μόρια αερίου εξακολουθούν να επιβραδύνουν αρκετά αισθητά την πτήση και ο σταθμός χάνει ύψος. Για να μην διορθώνεται πολύ συχνά η τροχιά, καλό θα ήταν να ανεβάζετε τον σταθμό ακόμα πιο ψηλά, αλλά αυτό δεν γίνεται. Η κατώτερη ζώνη ακτινοβολίας (πρωτονίου) ξεκινά περίπου 500 km από τη Γη. Μια μακρά πτήση μέσα σε οποιαδήποτε από τις ζώνες ακτινοβολίας (και υπάρχουν δύο από αυτές) θα είναι καταστροφική για τα πληρώματα.

Κοσμοναύτης-εκκαθαριστής

Ωστόσο, δεν μπορεί να ειπωθεί ότι δεν υπάρχει πρόβλημα ακτινοασφάλειας στο υψόμετρο στο οποίο πετά αυτή τη στιγμή ο ISS. Πρώτον, στον Νότιο Ατλαντικό υπάρχει μια λεγόμενη μαγνητική ανωμαλία της Βραζιλίας ή του Νότιου Ατλαντικού. Εδώ, το μαγνητικό πεδίο της Γης φαίνεται να υποχωρεί και μαζί του, η χαμηλότερη ζώνη ακτινοβολίας αποδεικνύεται ότι είναι πιο κοντά στην επιφάνεια. Και ο ISS το αγγίζει ακόμα, πετώντας σε αυτήν την περιοχή.

Δεύτερον, ο άνθρωπος στο διάστημα απειλείται από τη γαλαξιακή ακτινοβολία - ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων που ορμούν από όλες τις κατευθύνσεις και με τεράστια ταχύτητα, που δημιουργείται από εκρήξεις σουπερνόβα ή από τη δραστηριότητα πάλσαρ, κβάζαρ και άλλα ανώμαλα αστρικά σώματα. Μερικά από αυτά τα σωματίδια συγκρατούνται από το μαγνητικό πεδίο της Γης (που είναι ένας από τους παράγοντες σχηματισμού ζωνών ακτινοβολίας), ενώ το άλλο μέρος χάνει ενέργεια σε συγκρούσεις με μόρια αερίου στην ατμόσφαιρα.

Κάτι φτάνει στην επιφάνεια της Γης, έτσι ώστε ένα μικρό ραδιενεργό υπόβαθρο να υπάρχει στον πλανήτη μας απολύτως παντού. Κατά μέσο όρο, ένα άτομο που ζει στη Γη και δεν ασχολείται με πηγές ακτινοβολίας λαμβάνει μια δόση 1 millisievert (mSv) ετησίως. Ένας αστροναύτης στον ISS κερδίζει 0,5–0,7 mSv. Καθημερινά!

Ζώνες ακτινοβολίας

Οι ζώνες ακτινοβολίας της Γης είναι περιοχές της μαγνητόσφαιρας στις οποίες συσσωρεύονται φορτισμένα σωματίδια υψηλής ενέργειας. Η εσωτερική ζώνη αποτελείται κυρίως από πρωτόνια, η εξωτερική από ηλεκτρόνια. Το 2012, μια άλλη ζώνη ανακαλύφθηκε από τον δορυφόρο της NASA, η οποία βρίσκεται ανάμεσα στους δύο γνωστούς.

«Μπορεί να γίνει μια ενδιαφέρουσα σύγκριση», λέει ο Vyacheslav Shurshakov, επικεφαλής του τμήματος ακτινοπροστασίας κοσμοναυτών στο Ινστιτούτο Βιοϊατρικών Προβλημάτων της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, Υποψήφιος Φυσικών και Μαθηματικών Επιστημών. - Η επιτρεπόμενη ετήσια δόση για έναν υπάλληλο πυρηνικής ενέργειας θεωρείται ότι είναι 20 mSv - 20 φορές μεγαλύτερη από αυτή που λαμβάνει ένας απλός άνθρωπος. Για τους ειδικούς αντιμετώπισης έκτακτων περιστατικών, αυτά τα ειδικά εκπαιδευμένα άτομα, η μέγιστη ετήσια δόση είναι 200 mSv. Αυτή είναι ήδη 200 φορές μεγαλύτερη από τη συνηθισμένη δόση και… πρακτικά το ίδιο ποσό με αυτό που παίρνει ένας αστροναύτης που έχει εργαστεί στο ISS για ένα χρόνο».

Επί του παρόντος, η ιατρική έχει θεσπίσει ένα μέγιστο όριο δόσης, το οποίο δεν μπορεί να ξεπεραστεί κατά τη διάρκεια της ζωής ενός ατόμου, προκειμένου να αποφευχθούν σοβαρά προβλήματα υγείας. Αυτό είναι 1000 mSv ή 1 Sv. Έτσι, ακόμη και ένας υπάλληλος του NPP με τα στάνταρ του μπορεί να εργαστεί ήσυχα για πενήντα χρόνια χωρίς να ανησυχεί για τίποτα.

Ο αστροναύτης, από την άλλη, θα εξαντλήσει το όριο του σε μόλις πέντε χρόνια. Όμως, ακόμη και έχοντας πετάξει για τέσσερα χρόνια και αποκτώντας τα νόμιμα 800 mSv του, δύσκολα θα του επιτραπεί σε μια νέα πτήση διάρκειας ενός έτους, γιατί θα υπάρχει κίνδυνος υπέρβασης του ορίου.

«Ένας άλλος παράγοντας κινδύνου ακτινοβολίας στο διάστημα, - εξηγεί ο Vyacheslav Shurshakov, - είναι η δραστηριότητα του Ήλιου, ειδικά οι λεγόμενες εκπομπές πρωτονίων. Τη στιγμή της εκτίναξης, σε σύντομο χρονικό διάστημα, ένας αστροναύτης στον ISS μπορεί να λάβει επιπλέον 30 mSv. Είναι καλό ότι συμβάντα ηλιακών πρωτονίων σπάνια συμβαίνουν - 1–2 φορές σε έναν κύκλο ηλιακής δραστηριότητας 11 ετών. Είναι κακό που αυτές οι διεργασίες συμβαίνουν στοχαστικά, με τυχαία σειρά και είναι δύσκολο να προβλεφθούν.

Δεν θυμάμαι τέτοια που να είχαμε προειδοποιηθεί εκ των προτέρων από την επιστήμη μας για την επικείμενη κυκλοφορία. Αυτό συνήθως δεν συμβαίνει. Τα δοσίμετρα στον ISS ξαφνικά δείχνουν μια αύξηση στο παρασκήνιο, καλούμε ειδικούς στον Ήλιο και λαμβάνουμε επιβεβαίωση: ναι, υπάρχει ανώμαλη δραστηριότητα του άστρου μας. Είναι εξαιτίας τέτοιων ξαφνικών γεγονότων ηλιακών πρωτονίων που ποτέ δεν ξέρουμε ακριβώς ποια δόση θα φέρει μαζί του ο αστροναύτης από την πτήση».

Τρελά σωματίδια

Τα προβλήματα ακτινοβολίας για τα πληρώματα που πηγαίνουν στον Άρη θα ξεκινήσουν ήδη από τη Γη. Ένα πλοίο που ζυγίζει 100 τόνους ή περισσότερο θα πρέπει να επιταχυνθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα σε τροχιά χαμηλής γης και μέρος αυτής της τροχιάς θα περάσει μέσα στις ζώνες ακτινοβολίας. Δεν είναι πλέον ώρες, αλλά μέρες και εβδομάδες. Περαιτέρω - πέρα από τη μαγνητόσφαιρα και τη γαλαξιακή ακτινοβολία στην αρχική της μορφή, πολλά βαριά φορτισμένα σωματίδια, η πρόσκρουση των οποίων κάτω από την "ομπρέλα" του μαγνητικού πεδίου της Γης γίνεται αισθητή λίγο.

«Το πρόβλημα είναι», λέει ο Vyacheslav Shurshakov, «ότι η επίδραση των σωματιδίων σε κρίσιμα όργανα του ανθρώπινου σώματος (για παράδειγμα, το νευρικό σύστημα) έχει μελετηθεί ελάχιστα σήμερα. Ίσως η ακτινοβολία να κάνει τον αστροναύτη να χάσει τη μνήμη, να προκαλέσει μη φυσιολογικές αντιδράσεις συμπεριφοράς και επιθετικότητα. Και είναι πολύ πιθανό αυτές οι επιδράσεις να μην είναι δοσοεξαρτώμενες. Μέχρι να συγκεντρωθούν αρκετά δεδομένα σχετικά με την ύπαρξη ζωντανών οργανισμών έξω από το μαγνητικό πεδίο της Γης, είναι πολύ επικίνδυνο να πάμε σε μεγάλες διαστημικές αποστολές».

Όταν οι ειδικοί σε θέματα ασφάλειας ακτινοβολίας προτείνουν στους σχεδιαστές διαστημικών σκαφών να αυξήσουν τη βιοασφάλεια, απαντούν σε μια φαινομενικά αρκετά λογική ερώτηση: «Ποιο είναι το πρόβλημα; Πέθανε κάποιος από τους κοσμοναύτες από ασθένεια ραδιενέργειας;». Δυστυχώς, οι δόσεις ακτινοβολίας που λαμβάνονται επί του σκάφους ούτε καν τα διαστημόπλοια του μέλλοντος, αλλά το συνηθισμένο ISS, αν και ταιριάζουν στα πρότυπα, δεν είναι καθόλου ακίνδυνες.

Για κάποιο λόγο, οι Σοβιετικοί κοσμοναύτες δεν παραπονέθηκαν ποτέ για την όρασή τους - προφανώς, φοβήθηκαν για την καριέρα τους, αλλά τα αμερικανικά δεδομένα δείχνουν ξεκάθαρα ότι η κοσμική ακτινοβολία αυξάνει τον κίνδυνο καταρράκτη και αδιαφάνειας των φακών. Οι αιματολογικές εξετάσεις αστροναυτών δείχνουν αύξηση των χρωμοσωμικών ανωμαλιών στα λεμφοκύτταρα μετά από κάθε πτήση στο διάστημα, κάτι που θεωρείται καρκινικός δείκτης στην ιατρική. Γενικά, συνήχθη το συμπέρασμα ότι η λήψη μιας επιτρεπόμενης δόσης 1 Sv κατά τη διάρκεια της ζωής μειώνει τη ζωή κατά τρία χρόνια κατά μέσο όρο.

Σεληνικοί κίνδυνοι

Ένα από τα «ισχυρά» επιχειρήματα των υποστηρικτών της «σεληνιακής συνωμοσίας» είναι ο ισχυρισμός ότι η διασταύρωση των ζωνών ακτινοβολίας και η παρουσία στο φεγγάρι, όπου δεν υπάρχει μαγνητικό πεδίο, θα προκαλούσε τον αναπόφευκτο θάνατο των αστροναυτών από ασθένεια ακτινοβολίας. Οι Αμερικανοί αστροναύτες έπρεπε πραγματικά να διασχίσουν τις ζώνες ακτινοβολίας της Γης - πρωτονίων και ηλεκτρονικών. Αλλά αυτό συνέβη μόνο για λίγες ώρες και οι δόσεις που έλαβαν τα πληρώματα του Apollo κατά τη διάρκεια των αποστολών αποδείχθηκαν σημαντικές, αλλά συγκρίσιμες με αυτές που έλαβαν οι παλιοί του ISS. «Φυσικά, οι Αμερικανοί ήταν τυχεροί», λέει ο Vyacheslav Shurshakov, «εξάλλου, δεν συνέβη ούτε ένα συμβάν ηλιακού πρωτονίου κατά τη διάρκεια των πτήσεων τους. Εάν συνέβαινε αυτό, οι αστροναύτες θα λάμβαναν υποθανατηφόρες δόσεις - όχι 30 mSv, αλλά 3 Sv.

Βρέξτε τις πετσέτες σας

«Εμείς, οι ειδικοί στον τομέα της ακτινοασφάλειας», λέει ο Vyacheslav Shurshakov, «επιμένουμε να ενισχυθεί η προστασία των πληρωμάτων. Για παράδειγμα, στον ISS, οι πιο ευάλωτοι είναι οι καμπίνες των κοσμοναυτών, όπου ξεκουράζονται. Δεν υπάρχει επιπλέον μάζα εκεί και μόνο ένας μεταλλικός τοίχος πάχους πολλών χιλιοστών χωρίζει ένα άτομο από το διάστημα. Αν μειώσουμε αυτό το φράγμα στο ισοδύναμο νερού που είναι αποδεκτό στην ακτινολογία, είναι μόνο 1 cm νερού.

Για σύγκριση: η ατμόσφαιρα της Γης, κάτω από την οποία κρυβόμαστε από την ακτινοβολία, ισοδυναμεί με 10 μέτρα νερού. Πρόσφατα προτείναμε να προστατεύσουμε τις καμπίνες των αστροναυτών με ένα επιπλέον στρώμα πετσετών και χαρτοπετσετών εμποτισμένων με νερό, κάτι που θα μείωνε σημαντικά τις επιπτώσεις της ακτινοβολίας. Αναπτύσσονται φάρμακα για την προστασία από την ακτινοβολία, αν και δεν χρησιμοποιούνται ακόμη στον ISS.

Ίσως στο μέλλον, χρησιμοποιώντας τις μεθόδους της ιατρικής και της γενετικής μηχανικής, να μπορέσουμε να βελτιώσουμε το ανθρώπινο σώμα ώστε τα κρίσιμα όργανά του να είναι πιο ανθεκτικά στους παράγοντες ακτινοβολίας. Αλλά σε κάθε περίπτωση, χωρίς ιδιαίτερη προσοχή της επιστήμης σε αυτό το πρόβλημα, μπορεί κανείς να ξεχάσει τις διαστημικές πτήσεις μεγάλων αποστάσεων».