Земля - унікальна колиска всього живого. Захищені її атмосферою і магнітним полем, ми можемо не думати про радіаційні загрози, крім тих, що творимо власними руками. Однак всі проекти освоєння космосу - ближнього і дальнього - незмінно впираються в проблему радіаційної безпеки. Космос вороже життя. Нас там не чекають.
Орбіту Міжнародної космічної станції кілька разів піднімали, і зараз її висота становить понад 400 км. Це робилося для того, щоб відвести літаючу лабораторію від щільних шарів атмосфери, де молекули газів ще досить помітно гальмують політ і станція втрачає висоту. Щоб не коригувати орбіту занадто часто, добре б підняти станцію ще вище, але робити цього не можна. Приблизно за 500 км від Землі починається нижній (протонний) радіаційний пояс. Тривалий політ всередині будь-якого з радіаційних поясів (а їх два) буде загибельним для екіпажів.
Космонавт-ліквідатор
Проте не можна сказати, що на висоті, на якій зараз літає МКС, проблеми радіаційної безпеки немає. По-перше, в районі Південної Атлантики існує так звана Бразильська, або Південно-Атлантична, магнітна аномалія. Тут магнітне поле Землі ніби провисає, а з ним ближче до поверхні виявляється нижній радіаційний пояс. І МКС його все-таки стосується, пролітаючи в цьому районі.
По-друге, людині в космосі загрожує галактичне випромінювання - пульсарів, квазарів та інших аномальних зоряних тіл. Частина цих частинок затримується магнітним полем Землі (що є одним з факторів формування радіаційних поясів), інша частина втрачає енергію в зіткненні з молекулами газів в атмосфері. Щось долітає і до поверхні Землі, так що невеликий радіоактивний фон присутній на нашій планеті абсолютно скрізь. У середньому людина, яка проживає на Землі, не має справи з джерелами радіації, щорічно отримує дозу в 1 мілізіверт (мЗв). Космонавт на МКС заробляє 0,5-0,7 мЗв. Щодня!
Радіаційні пояси
Радіаційні пояси Землі являють собою області магнітосфери, в яких накопичуються високоенергетичні заряджені частинки. Внутрішній пояс складається переважно з протонів, зовнішній - з електронів. У 2012 році супутником NASA був відкритий ще один пояс, який знаходиться між двома відомими.
"Можна навести цікаве зіставлення, - говорить завідувач відділу радіаційної безпеки космонавтів Інституту медико-біологічних проблем РАН, кандидат фізико-математичних наук В'ячеслав Шуршаков. - Допустимою щорічною дозою для співробітника АЕС вважаються 20 мЗв - в 20 разів більше, ніж отримує звичайна людина. Для фахівців з ліквідації аварій, цих особливим чином підготовлених людей, максимальна річна доза становить 200 мЗв. Це вже в 200 разів більше порівняно зі звичайною дозою і... практично стільки ж, скільки отримує космонавт, який пропрацював рік на МКС ".
В даний час медициною встановлена максимальна гранична доза, яку протягом життя людині перевищувати не можна, щоб уникнути серйозних проблем зі здоров'ям. Це 1000 мЗв, або 1 Зв. Таким чином, навіть працівник АЕС з його нормативами може спокійно працювати років п'ятдесят, ні про що не турбуючись. Космонавт же вичерпає свій ліміт всього за п'ять років. Але, навіть налітавши чотири роки і набравши свої законні 800 мЗв, він вже навряд чи буде допущений в новий політ річної тривалості, тому що з'явиться загроза перевищення ліміту.
"Ще одним фактором радіаційної небезпеки в космосі, - пояснює В'ячеслав Шуршаков, - є активність Сонця, особливо так звані протонні викиди. У момент викиду за короткий час космонавт на МКС може отримати додатково до 30 мЗв. Добре, що сонячні протонні події відбуваються рідко - 1-2 рази за 11-річний цикл сонячної активності. Погано, що ці процеси виникають стохастично, у випадковому порядку, і погано піддаються прогнозуванню. Я не пам'ятаю такого, щоб ми були б заздалегідь попереджені нашою наукою про прийдешній викид. Зазвичай справа йде по-іншому. Дозиметри на МКС раптом показують підвищення фону, ми телефонуємо фахівцям по Сонцю і отримуємо підтвердження: так, спостерігається аномальна активність нашого світила. Саме через такі сонячні протонні події, що раптово виникають, ми ніколи точно не знаємо, яку саме дозу привезе з собою космонавт з польоту ".
Частинки, що зводять з розуму
Радіаційні проблеми у екіпажів, які вирушають на Марс, почнуться ще біля Землі. Корабель масою 100 або більше тонн доведеться довго розганяти по навколоземній орбіті, і частина цієї траєкторії пройде всередині радіаційних поясів. Це вже не години, а дні і тижні. Далі - вихід за межі магнітосфери і галактичне випромінювання в його первозданній формі, багато важких заряджених частинок, вплив яких під «парасолькою» магнітного поля Землі відчувається мало.
"Проблема в тому, - каже В'ячеслав Шуршаков, - що вплив частинок на критичні органи людського організму (наприклад, нервову систему) сьогодні мало вивчено. Можливо, радіація стане причиною втрати пам'яті у космонавта, викличе ненормальні поведінкові реакції, агресію. І дуже ймовірно, що ці ефекти не будуть прив'язані до конкретної дози. Поки не накопичено достатньо даних по існуванню живих організмів за межами магнітного поля Землі, відправлятися в тривалі космічні експедиції дуже ризиковано ".
Коли фахівці з радіаційної безпеки пропонують конструкторам космічних апаратів посилити біозахист, ті відповідають, здавалося б, цілком раціональним питанням: "А в чому проблема? Хіба хтось із космонавтів помер від променевої хвороби? " На жаль, отримані на борту навіть не зорельотів майбутнього, а звичної нам МКС дози радіації хоч і вписуються в нормативи, але зовсім не нешкідливі. Радянські космонавти чомусь ніколи не скаржилися на зір - мабуть, побоюючись за свою кар'єру, але американські дані чітко показують, що космічна радіація підвищує ризик катаракти, помутніння кришталика. Дослідження крові космонавтів демонструють збільшення хромосомних аберацій у лімфоцитах після кожного космічного польоту, що в медицині вважається онкомаркером. Загалом зроблено висновок про те, що отримання протягом життя допустимої дози в 1 Зв в середньому вкорінює життя на три роки.
Місячні ризики
Одним з «сильних» доводів прихильників «місячної змови» вважається твердження про те, що перетин радіаційних поясів і перебування на Місяці, де немає магнітного поля, викликало б неминучу загибель астронавтів від променевої хвороби. Американським астронавтам дійсно доводилося перетинати радіаційні пояси Землі - протонний і електронний. Але це відбувалося протягом всього лише декількох годин, і дози, отримані екіпажами «Аполлона» в ході місій, виявилися істотними, але порівнянними з тими, що отримують старожили МКС. "Звичайно, американцям пощастило, - каже В'ячеслав Шуршаков, - адже за час їхніх польотів не сталося жодної сонячної протонної події. Трапися таке, астронавти отримали б сублетальні дози - вже не 30 мЗв, а 3 Зв.