Вселенная
НАША СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА
obsidian_edge (off) VIP [5250]
8 июля 2009, 10:46
Радиация.
В ходе реализации межпланетных пилотируемых полетов, например, к Марсу экипажи будут подвергаться воздействию тяжелых ядер высоких энергий, исходящих из глубин Галактики. Как известно, в спектре галактического космического излучения (ГКИ) преобладают ядра группы углерода и железа. Энергетический спектр ядер ГКИ весьма широк, и такие частицы с высокой эффективностью могут индуцировать неблагоприятные последствия для экипажей космических кораблей. Моделирование биологического действия тяжелых ядер ГКИ в наземных условиях возможно на ускорителях тяжелых ионов высоких энергий. С учетом этого радиобиологи ЛРБ совместно со специалистами Института медико-биологических проблем РАН на протяжении ряда лет успешно проводили исследования на синхрофазотроне, а позднее начали работы на нуклотроне ЛФВЭ. Радиобиологические исследования на этих установках активно поддерживались академиком А.М.Балдиным.
Решение проблемы "радиационного барьера" для успешной реализации марсианской программы представляется исключительно важным. Обеспечить защиту экипажей от действия высокоэнергетичных ядер ГКИ техническими средствами на современном этапе, по-видимому, невозможно. Изотропный поток ядер группы углерода и железа в ходе полета вне магнитосферы Земли будет составлять около 10^7/см 2 в течение года. Эта величина радиационного воздействия довольно значительна, поскольку характер энерговыделения в треках тяжелых заряженных частиц коренным образом отличается от передачи энергии веществу тканей электромагнитными видами излучений. В треке одного тяжелого иона сосредоточена энергия, которая электромагнитными видами излучений может быть передана единице массы вещества лишь множественными квантами энергии, статистически равномерно распределенными по всему облучаемому объему. Важно заметить, что в области сердцевины трека тяжелой частицы выделяется энергия, достигающая миллионов Грэй/см. С учетом специфики взаимодействия тяжелых заряженных частиц с веществом тканей можно ожидать возникновение различного рода неблагоприятных последствий для организма космонавтов в ходе длительного межпланетного полета от действия тяжелых ядер ГКИ. Такими последствиями могут быть различного рода мутации генов, раковые заболевания, нарушения структур глаза (развитие катаракты и повреждения сетчатки), повреждения центральной нервной системы.
Невидимая опасность
Исследования закономерностей возникновения мутаций генетических структур при действии ускоренных тяжелых ионов на ускорителях ОИЯИ, как уже указывалось, свидетельствуют о высокой биологической эффективности тяжелых заряженных частиц по сравнению с фотонами (гамма- и рентгеновским излучением). Об аномально высоких коэффициентах ОБЭ тяжелых ионов (аргона, железа) говорят данные, касающиеся индукции у экспериментальных животных раковых заболеваний. Они достигают значений 100 и выше. Результаты экспериментов показывают, что тяжелые ионы ГКИ высоких энергий представляют собой крайне канцерогенный тип радиационного воздействия, и это необходимо учитывать при оценке радиационной опасности тяжелых ядер ГКИ в условиях длительного межпланетного полета.
Ускоренные тяжелые ионы обладают и высоким катарактогенным влиянием. Коллегами из Колумбийского университета, которые неоднократно бывали в нашем Институте и обсуждали с радиобиологами ЛРБ проблемы биологического действия тяжелых ионов высоких энергий, получены важные данные в этом направлении. Они свидетельствуют о том, что облучение животных ускоренными ионами аргона в очень малых дозах (около 0,01 Гр) спустя несколько недель после воздействия приводит к развитию катаракты. При этом формирование катаракты происходит не так, как это наблюдается в случае действия рентгеновского и гамма-излучения - после накопления некоторой дозы излучения, а беспорогово. Это указывает на то, что катаракта может возникнуть спустя некоторое время после прохождения через хрусталик даже единичных тяжелых заряженных частиц. Полученные результаты чрезвычайно важны и требуют дальнейшего тщательного изучения. В ЛРБ под руководством академика М.А.Островского ведутся дальнейшие эксперименты как на животных, так и in vitro с целью выяснения механизмов радиационно индуцированного катарактогенеза.
К числу наименее изученных относятся вопросы повреждающего действия ускоренных тяжелых ионов на центральную нервную систему и сетчатку как часть нервной системы. По оценкам специалистов NASA, в ходе марсианской миссии от 2 до 13процентов нервных клеток будут пересекаться по крайней мере одним ионом железа, от 8 до 46 процентов нервных клеток - по крайней мере одной частицей с Z 15, каждое ядро клетки в течение трех дней будет пересекаться протоном и в течение 30 дней - альфа-частицей. С учетом того, что клетки центральной нервной системы и сетчатки, в отличие от активно пролиферирующих тканей, не восстанавливаются, повреждения структур нервной системы могут неблагоприятно отразиться на ее интегративных функциях. Действительно, как показывают опыты с облучением области головного мозга экспериментальных животных ускоренными ионами железа в сравнительно малых дозах, у животных спустя месяц после лучевого воздействия наблюдаются невосстанавливаемые нарушения различных поведенческих реакций, угнетение познавательных функций. Это может свидетельствовать о большой опасности тяжелых ядер ГКИ для правильного выполнения операторских функций космонавтами в ходе осуществления марсианской миссии и поставить под угрозу само выполнение миссии.
Прибавьте сюда весьма существенный по радиобиологическому воздействию солнечный ветер, который еще и может многократно усиливать свою активность во время вспышек на Солнце.
К тому же надо как-то очень резво пройти радиационный пояс Земли, ибо там уровень радиации вообще немыслимый. Чтобы снизить уровень воздействия этой всей бяки, нужна кладка из полимерного кирпича толщиной в 1 метр (!). Или такой же толщины броня изо льда, или жидкой воды. Разумеется, сдвинуть с места корабль такой массы вообще вряд ли удастся.
Наши специалисты интересовались у американцев; дескать, -- как вам удалось дважды протаскивать каждую экспедицию на Луну через радиационный пояс Земли на кораблях, с толщиной стенки как на консервной банке? Те молчат и загадочно улыбаются...
---------------
Еще статья с проектами и их трудностями реализации: http://epizodsspace.airbase.ru.../mars.html
-------
Вселенная
Список форумов
На главную
0.024 сек
SQL: 3