Приблизително ниво на радиация в космоса. Каква вреда причинява космическата радиация на астронавтите?

Такава концепция като слънчева радиация е станала известна доста отдавна. Както показват множество изследвания, той не винаги е отговорен за повишаване на нивото на йонизация на въздуха.

Тази статия е предназначена за лица над 18 години

Навърши ли вече 18?

Космическа радиация: истина или мит?

Космическите лъчи са радиация, която се появява по време на експлозия на свръхнова, както и като следствие от термоядрени реакции в Слънцето. Различният характер на произхода на лъчите се отразява и върху основните им характеристики. Космическите лъчи, които проникват от космоса извън нашата слънчева система, могат да бъдат разделени на два вида – галактически и междугалактически. Последният вид остава най-малко проучен, тъй като концентрацията на първична радиация в него е минимална. Тоест, междугалактичното излъчване не е от особено значение, тъй като то е напълно неутрализирано в нашата атмосфера.

За съжаление малко може да се каже за лъчите, които идват към нас от нашата галактика, наречена Млечен път. Въпреки факта, че нейният размер надвишава 10 000 светлинни години, всякакви промени в радиационното поле в единия край на галактиката веднага ще отекнат в другия.

Опасностите от радиация от космоса

Пряката космическа радиация е разрушителна за живия организъм, така че нейното въздействие е изключително опасно за хората. За щастие нашата Земя е надеждно защитена от тези космически извънземни от плътен купол на атмосферата. Той служи като отлична защита за целия живот на земята, тъй като неутрализира пряката космическа радиация. Но не напълно. При сблъсък с въздуха той се разпада на по-малки частици йонизиращо лъчение, всяка от които влиза в индивидуална реакция със своите атоми. Така високоенергийното излъчване от космоса се отслабва и образува вторично излъчване. В същото време той губи своята смъртоносност - нивото на радиация става приблизително същото като при рентгеновите лъчи. Но не се тревожете - тази радиация напълно изчезва, докато преминава през земната атмосфера. Каквито и да са източниците на космически лъчи и каквато и сила да имат, опасността за човек, който се намира на повърхността на нашата планета, е минимална. Може да причини само осезаема вреда на астронавтите. Те са изложени на пряка космическа радиация, тъй като нямат естествена защита под формата на атмосфера.

Енергията, освободена от космическите лъчи, влияе предимно върху магнитното поле на Земята. Заредените йонизиращи частици буквално го бомбардират и стават причина за най-красивото атмосферно явление - . Но това не е всичко - радиоактивните частици, поради естеството си, могат да причинят неизправности в различни електроники. И ако през миналия век това не причиняваше много дискомфорт, в наше време това е много сериозен проблем, тъй като най-важните аспекти на съвременния живот са свързани с електричеството.

Хората също са податливи на тези посетители от космоса, въпреки че механизмът на действие на космическите лъчи е много специфичен. Йонизираните частици (т.е. вторичната радиация) влияят на магнитното поле на Земята, като по този начин причиняват бури в атмосферата. Всеки знае, че човешкото тяло се състои от вода, която е много податлива на магнитни вибрации. По този начин космическата радиация засяга сърдечно-съдовата система и причинява лошо здраве на метеочувствителните хора. Това, разбира се, е неприятно, но в никакъв случай не е фатално.

Какво предпазва Земята от слънчевата радиация?

Слънцето е звезда, в чиито дълбини непрекъснато протичат различни термоядрени реакции, които са придружени от силни енергийни емисии. Тези заредени частици се наричат ​​слънчев вятър и имат силно влияние върху нашата Земя, или по-скоро върху нейното магнитно поле. Именно с него взаимодействат йонизираните частици, които формират основата на слънчевия вятър.

Според последните изследвания на учени от цял ​​свят, плазмената обвивка на нашата планета играе специална роля в неутрализирането на слънчевия вятър. Това се случва по следния начин: слънчевата радиация се сблъсква с магнитното поле на Земята и се разпръсква. Когато има твърде много от него, плазмената обвивка поема удара и възниква процес на взаимодействие, подобен на късо съединение. Последицата от такава борба може да бъде пукнатини в защитния щит. Но природата е предвидила и това - потоци студена плазма се издигат от повърхността на Земята и се втурват към места с отслабена защита. Така магнитното поле на нашата планета отразява въздействието от космоса.

Но си струва да се посочи фактът, че слънчевата радиация, за разлика от космическата радиация, все още достига до Земята. В същото време не трябва да се притеснявате напразно, защото по същество това е енергията на Слънцето, която трябва да падне върху повърхността на нашата планета в разпръснато състояние. Така той нагрява повърхността на Земята и спомага за развитието на живот върху нея. Поради това си струва ясно да се разграничат различните видове радиация, тъй като някои от тях не само нямат отрицателно въздействие, но и са необходими за нормалното функциониране на живите организми.

Не всички вещества на Земята обаче са еднакво податливи на слънчева радиация. Има повърхности, които го абсорбират повече от други. Това са, като правило, подложни повърхности с минимално ниво на албедо (способност за отразяване на слънчевата радиация) - земя, гора, пясък.

По този начин температурата на земната повърхност, както и продължителността на дневните часове, пряко зависят от това колко слънчева радиация се абсорбира от атмосферата. Бих искал да кажа, че по-голямата част от енергията все още достига повърхността на нашата планета, тъй като въздушната обвивка на Земята служи като бариера само за лъчите от инфрачервения спектър. Но UV лъчите се неутрализират само частично, което води до някои кожни проблеми при хора и животни.

Влиянието на слънчевата радиация върху човешкото тяло

При излагане на лъчи от инфрачервения спектър на слънчевата радиация ясно се проявява топлинен ефект. Насърчава вазодилатацията, стимулира сърдечно-съдовата система и активира дишането на кожата. В резултат на това основните системи на тялото се отпускат и се увеличава производството на ендорфини (хормони на щастието), които имат аналгетичен и противовъзпалителен ефект. Топлината също влияе върху метаболитните процеси, като активира метаболизма.

Светлинното излъчване от слънчевата радиация има значителен фотохимичен ефект, който активира важни процеси в тъканите. Този тип слънчева радиация позволява на човек да използва една от най-важните системи за допир във външния свят - зрението. Именно на тези кванти трябва да сме благодарни за това, че виждаме всичко цветно.

Важни влияещи фактори

Слънчевата радиация в инфрачервения спектър също стимулира мозъчната дейност и е отговорна за психичното здраве на човека. Важно е също така, че този вид слънчева енергия влияе върху нашите биологични ритми, тоест фазите на активна дейност и сън.

Без светлинни частици много жизненоважни процеси биха били изложени на риск, което може да доведе до развитие на различни заболявания, включително безсъние и депресия. Също така, при минимален контакт със слънчевата светлина, работоспособността на човек е значително намалена и повечето процеси в тялото се забавят.

Ултравиолетовите лъчи са много полезни за нашето тяло, тъй като задействат и имунологични процеси, тоест стимулират защитните сили на организма. Той е необходим и за производството на порфирит, аналог на растителния хлорофил в нашата кожа. Излишните UV лъчи обаче могат да причинят изгаряния, така че е много важно да знаете как правилно да се предпазите от това по време на периоди на максимална слънчева активност.

Както можете да видите, ползите от слънчевата радиация за нашето тяло са неоспорими. Много хора са силно притеснени дали храната абсорбира този вид радиация и дали е опасно да се ядат замърсени храни. Повтарям - слънчевата енергия няма нищо общо с космическата или атомната радиация, което означава, че няма нужда да се страхувате от нея. И би било безсмислено да го избягваме... Все още никой не е търсил начин да избяга от Слънцето.

Дори и междупланетните полети да бяха реалност, учените все повече твърдят, че все повече опасности дебнат човешкия организъм от чисто биологична гледна точка. Една от основните опасности експертите наричат ​​тежката космическа радиация. На други планети, например на Марс, тази радиация ще бъде такава, че значително ще ускори появата на болестта на Алцхаймер.

„Космическата радиация представлява много сериозна заплаха за бъдещите астронавти. Възможността излагането на космическа радиация да доведе до здравословни проблеми като рак е отдавна призната“, казва д-р Кери О'Баниън, невролог в Университетския медицински център. Рочестър " Нашите експерименти също така надеждно установиха, че силната радиация също провокира ускоряване на промените в мозъка, свързани с болестта на Алцхаймер."

Според учените цялото космическо пространство е буквално пронизано от радиация, а плътната земна атмосфера предпазва нашата планета от нея. Участниците в краткосрочни полети до МКС вече усещат въздействието на радиацията, въпреки че формално се намират в ниска орбита, където защитният купол на земната гравитация все още работи. Радиацията е особено активна в онези моменти, когато на Слънцето се появяват изригвания с последващи емисии на радиационни частици.

Учените казват, че НАСА вече работи в тясно сътрудничество по различни подходи, свързани със защитата на хората от космическата радиация. Космическата агенция за първи път започна да финансира „радиационни изследвания“ преди 25 години. В момента значителна част от инициативите в тази област са свързани с изследвания как да се предпазят бъдещите марсонавти от тежката радиация на Червената планета, където няма такъв атмосферен купол като на Земята.

Експертите вече твърдят с много голяма вероятност, че марсианската радиация провокира рак. В близост до астероидите има още по-големи количества радиация. Напомняме, че НАСА планира мисия до астероид с човешко участие за 2021 г., а до Марс не по-късно от 2035 г. Едно пътуване до Марс и обратно, с известно време, прекарано там, може да отнеме около три години.

Както каза НАСА, сега е доказано, че космическата радиация провокира, освен рак, заболявания на сърдечно-съдовата система, опорно-двигателния апарат и ендокринната система. Сега експерти от Рочестър са идентифицирали друг вектор на опасност: изследванията са установили, че високите дози космическа радиация провокират заболявания, свързани с невродегенерация, по-специално те активират процеси, които допринасят за развитието на болестта на Алцхаймер. Експертите също така изследваха как космическата радиация влияе на централната нервна система на човека.

Въз основа на експерименти експертите са установили, че радиоактивните частици в космоса имат в структурата си ядра от железни атоми, които имат феноменална проникваща способност. Ето защо е изненадващо трудно да се защитим срещу тях.

На Земята изследователи извършиха симулации на космическа радиация в американската национална лаборатория Brookhaven на Лонг Айлънд, където се намира специален ускорител на частици. Чрез експерименти изследователите определиха времевата рамка, през която заболяването възниква и прогресира. Досега обаче изследователите са провеждали експерименти върху лабораторни мишки, излагайки ги на дози радиация, сравними с тези, които хората биха получили по време на полет до Марс. След експериментите почти всички мишки са претърпели нарушения във функционирането на когнитивната система на мозъка. Отбелязани са и нарушения във функционирането на сърдечно-съдовата система. В мозъка са установени огнища на натрупване на бета-амилоид, протеин, който е сигурен признак за предстояща болест на Алцхаймер.

Учените казват, че все още не знаят как да се борят с космическата радиация, но са убедени, че радиацията е фактор, който заслужава най-сериозно внимание при планирането на бъдещи космически полети.

В близост до Земята нейното магнитно поле продължава да я защитава – дори и отслабено и без помощта на многокилометрова атмосфера. Когато летят близо до полюсите, където полето е малко, астронавтите седят в специално защитено помещение. Но няма задоволително техническо решение за защита от радиация по време на полет до Марс.

Реших да добавя към първоначалния отговор по две причини:

1. на едно място съдържа невярно твърдение и не съдържа вярно
2. само за пълнота (кавички)

1. В коментарите Сузана критикуваОтговорът до голяма степен е верен.

Полето отслабва над магнитните полюси на Земята, както казах. Да, Сузана е права, че е особено голям на ПОЛЮСИТЕ (представете си силовите линии: те се събират точно на полюсите). Но на голяма надморска височина НАД ПОЛЮСИТЕ е по-слаба, отколкото на други места - по същата причина (представете си същите силови линии: слязоха надолу - към полюсите, а на върха почти не останаха). Полето сякаш затихва.

Но Сузанита е права Космонавтите на EMERCOM не се подслоняват в специална стая поради полярните региони: Паметта ми изневери.

Но все пак има място, където се вземат специални мерки(обърках го с полярните региони). Това - над магнитна аномалия в Южния Атлантик. Там магнитното поле „увисва“ толкова много, че радиационният пояс и необходимо е да се вземат специални мерки без никакви слънчеви изригвания. Не можах бързо да намеря цитат за специални мерки, които не са свързани със слънчевата активност, но прочетох за тях някъде.

И разбира се, Самите светкавици заслужават да бъдат споменати: Те също намират убежище от тях в най-защитената стая и не се скитат из цялата станция по това време.

Всички слънчеви изригвания се следят внимателно и информацията за тях се изпраща в контролния център. В такива периоди космонавтите спират работа и се укриват в най-защитените отделения на станцията. Такива защитени сегменти са отделенията на МКС до водните резервоари. Водата задържа вторични частици – неутрони, а дозата радиация се абсорбира по-ефективно.

2. Само цитати и допълнителна информация

Някои цитати по-долу споменават дозата в Сиверт (Sv). За ориентация няколко числа и вероятни ефекти от таблицата в

0-0,25 Св. Няма ефект освен леки промени в кръвта

0,25-1 Св. Радиационни заболявания от 5-10% от облъчените хора

7 Sv ~100% смъртни случаи

Дневната доза на МКС е около 1 mSv (виж по-долу). означава, можете да летите около 200 дни без голям риск. Важно е и през какъв период от време се приема една и съща доза: приемана за кратко време е много по-опасна от тази, приемана за дълъг период от време. Организмът не е пасивен обект, който просто "натрупва" радиационни дефекти: той също има механизми за "ремонт" и те обикновено се справят с постепенно натрупани малки дози.

При отсъствието на масивния атмосферен слой, който заобикаля хората на Земята, астронавтите на МКС са изложени на по-интензивна радиация от постоянни потоци от космически лъчи. Членовете на екипажа получават радиационна доза от около 1 милисиверт на ден, което е приблизително еквивалентно на радиационната експозиция на човек на Земята за една година. Това води до повишен риск от развитие на злокачествени тумори при астронавтите, както и до отслабена имунна система.

Както показват данни, събрани от НАСА и специалисти от Русия и Австрия, астронавтите на МКС получават дневна доза от 1 милисиверт. На Земята такава доза радиация не може да се получи навсякъде за цяла година.

Това ниво обаче все още е относително поносимо. Трябва обаче да се има предвид, че близките до Земята космически станции са защитени от магнитното поле на Земята.

Отвъд нейните граници радиацията ще се увеличи многократно, следователно експедициите в дълбокия космос ще бъдат невъзможни.

Радиацията в жилищните сгради и лабораториите на МКС и Мир е възникнала в резултат на бомбардирането на алуминиевата облицовка на станцията с космически лъчи. Бързите и тежки йони избиха доста неутрони от корпуса.

В момента е невъзможно да се осигури 100% радиационна защита на космическите кораби. По-точно възможно е, но за сметка на повече от значително увеличаване на масата, но точно това е недопустимо

В допълнение към нашата атмосфера, магнитното поле на Земята е защита срещу радиация. Първият радиационен пояс на Земята се намира на около 600-700 км надморска височина. Сега станцията лети на височина около 400 км, което е значително по-ниско... Защита от радиация в космоса е (също – бел.ред.) корпусът на кораб или станция. Колкото по-дебели са стените на кутията, толкова по-голяма е защитата. Разбира се, стените не могат да бъдат безкрайно дебели, защото има ограничения в теглото.

Нивото на йонизиране, фоновото ниво на радиация на международната космическа станция е по-високо, отколкото на Земята (около 200 пъти – бел.ред.), което прави астронавта по-податлив на йонизиращо лъчение от представителите на традиционно радиационно опасни индустрии, като ядрената енергетика. и рентгенова диагностика.

Освен индивидуални дозиметри за астронавтите, станцията разполага и със система за радиационен мониторинг. ... Един сензор е разположен в кабините на екипажа и един сензор в работните отделения с малък и голям диаметър. Системата работи автономно 24 часа в денонощието. ... Така Земята има информация за текущата радиационна обстановка на станцията. Системата за радиационен мониторинг има възможност да издава предупредителен сигнал „Проверете радиацията!“ Ако това се беше случило, тогава на пулта на алармената система щяхме да видим светнал банер със съпътстващ звуков сигнал. За цялото съществуване на международната космическа станция не е имало подобни случаи.

В... южноатлантическия регион... радиационните пояси „провисват” над Земята поради съществуването на магнитна аномалия дълбоко под Земята. Космическите кораби, летящи над Земята, сякаш „удрят” радиационните пояси за много кратко време... по орбити, преминаващи през района на аномалията. На други орбити няма радиационни потоци и не създават проблеми на участниците в космическите експедиции.

Магнитната аномалия в южноатлантическия регион не е единственият радиационен „бич“ за астронавтите. Слънчевите изригвания, понякога генериращи много енергични частици..., могат да създадат големи трудности за полетите на астронавтите. Каква доза радиация може да получи един астронавт в случай на пристигане на слънчеви частици на Земята е до голяма степен въпрос на случайност. Тази стойност се определя главно от два фактора: степента на изкривяване на диполното магнитно поле на Земята по време на магнитни бури и параметрите на орбитата на космическия кораб по време на слънчево събитие. ... Екипажът може да има късмет, ако орбитите по време на инвазията на SCR не преминават през опасни зони с висока географска ширина.

Едно от най-мощните протонни изригвания - радиационна буря от слънчеви изригвания, която предизвика радиационна буря близо до Земята, се случи съвсем наскоро - на 20 януари 2005 г. Слънчево изригване с подобна мощност се случи преди 16 години, през октомври 1989 г. Много протони с енергия надхвърляща стотици MeV достигнаха магнитосферата на Земята. Между другото, такива протони са в състояние да преодолеят защита, еквивалентна на около 11 сантиметра вода. Скафандърът на космонавта е по-тънък. Биолозите смятат, че ако по това време астронавтите са били извън Международната космическа станция, тогава, разбира се, ефектите от радиацията биха повлияли на здравето на астронавтите. Но те бяха вътре в нея. Екранирането на МКС е достатъчно голямо, за да защити екипажа от неблагоприятните ефекти на радиацията в много случаи. Това беше случаят по време на това събитие. Както показаха измерванията с радиационни дозиметри, дозата радиация, „уловена“ от астронавтите, не надвишава дозата, която човек получава по време на редовен рентгенов преглед. Космонавтите на МКС получиха 0,01 Gy или ~ 0,01 Sievert... Вярно, толкова малки дози се дължат и на факта, че, както беше написано по-рано, станцията беше на „магнитно защитени“ орбити, което не винаги може да се случи.

Нийл Армстронг (първият астронавт, който ходи на Луната) съобщава на Земята за необичайните си усещания по време на полета: понякога той наблюдава ярки светкавици в очите си. Понякога честотата им достигаше около сто на ден... Учените... стигнаха до извода, че за това са отговорни галактическите космически лъчи. Именно тези високоенергийни частици проникват в очната ябълка и предизвикват Черенков блясък при взаимодействие с веществото, което изгражда окото. В резултат на това астронавтът вижда ярка светкавица. Най-ефективното взаимодействие с материята са не протоните, от които космическите лъчи съдържат повече от всички останали частици, а тежките частици - въглерод, кислород, желязо. Тези частици, имащи голяма маса, губят значително повече от енергията си на единица изминат път, отколкото техните по-леки двойници. Те са отговорни за генерирането на Черенков блясък и стимулирането на ретината - чувствителната мембрана на окото.

По време на далечни космически полети се увеличава ролята на галактическите и слънчевите космически лъчи като радиационно опасни фактори. Смята се, че по време на полет до Марс именно GCR се превръщат в основна радиационна опасност. Полетът до Марс продължава около 6 месеца, като интегралната – обща – доза облъчване от GCR и SCR през този период е няколко пъти по-висока от дозата на облъчване на МКС за същото време. Следователно рискът от радиационни последствия, свързани с космическите мисии на дълги разстояния, се увеличава значително. Така за една година полет до Марс погълнатата доза, свързана с GCR, ще бъде 0,2-0,3 Sv (без защита). Тя може да се сравни с дозата от едно от най-мощните изригвания на миналия век - август 1972 г. По време на това събитие тя е в пъти по-малка: ~0,05 Sv.

Радиационната опасност, създадена от GCR, може да бъде оценена и прогнозирана. Вече е натрупан богат материал за времевите вариации на GCR, свързани със слънчевия цикъл. Това направи възможно създаването на модел, въз основа на който е възможно да се предвиди потокът на GCR за всеки период от време, определен предварително.

Ситуацията с SCL е много по-сложна. Слънчевите изригвания възникват на случаен принцип и дори не е очевидно, че мощни слънчеви събития се случват в години, непременно близки до максимална активност. Поне опитът от последните години показва, че те се случват и по време на затишие.

Протоните от слънчевите изригвания представляват реална заплаха за космическите екипажи на мисии на дълги разстояния. Вземайки отново изригването от август 1972 г. като пример, може да се покаже, чрез преизчисляване на потоците от слънчеви протони в радиационната доза, че 10 часа след началото на събитието, тя надвишава смъртоносната стойност за екипажа на космическия кораб, ако те са били извън кораба на Марс или, да речем, на Луната.

Тук е уместно да си припомним американските полети на Аполо до Луната в края на 60-те и началото на 70-те години. През 1972 г., през август, имаше слънчево изригване със същата мощност като през октомври 1989 г. Аполо 16 кацна след лунното си пътуване през април 1972 г., а следващият, Аполо 17, изстреля през декември. Щастлив екипаж на Аполо 16? Абсолютно да. Изчисленията показват, че ако астронавтите на Аполо са били на Луната през август 1972 г., те биха били изложени на радиационна доза от ~4 Sv. Това е много за спестяване. Освен ако... освен ако бързо не се върне на Земята за спешно лечение. Друг вариант е да отидете до кабината на лунния модул на Аполо. Тук дозата на радиация би била намалена 10 пъти. За сравнение, да кажем, че защитата на МКС е 3 пъти по-дебела от лунния модул на Аполо.

На височините на орбиталните станции (~400 км) дозите на радиация надвишават стойностите, наблюдавани на земната повърхност с ~200 пъти! Основно поради частици от радиационни пояси.

Известно е, че някои маршрути на междуконтинентални самолети минават близо до северния полярен регион. Тази зона е най-слабо защитена от нахлуването на енергийни частици и следователно по време на слънчеви изригвания опасността от излагане на радиация на екипажа и пътниците се увеличава. Слънчевите изригвания увеличават 20-30 пъти дозите на радиация на височината на полета на самолетите.

Наскоро някои екипажи на авиокомпании бяха информирани, че са започнали нахлувания на слънчеви частици. Едно от последните мощни слънчеви изригвания, което се случи през ноември 2003 г., принуди екипажа на Delta на полета Чикаго-Хонконг да се отклони от пътя: да лети до местоназначението си по маршрут с по-ниска ширина.

Земята е защитена от космическата радиация от атмосферата и магнитното поле. В орбита радиационният фон е стотици пъти по-голям, отколкото на повърхността на Земята. Всеки ден астронавт получава доза радиация от 0,3-0,8 милисиверта - приблизително пет пъти повече от рентгенова снимка на гръдния кош. При работа в открития космос излагането на радиация е още по-високо. И в моменти на мощни слънчеви изригвания можете да достигнете 50-дневната норма за един ден на станцията. Не дай си Боже да работиш зад борда в такова време - на едно излизане можеш да избереш дозата, разрешена за цялата ти кариера, която е 1000 милисиверта. При нормални условия щеше да издържи четири години - никой не е летял толкова дълго досега. Нещо повече, увреждането на здравето от такова еднократно излагане ще бъде значително по-голямо, отколкото от излагане, продължило с години.

Но ниските околоземни орбити все още са относително безопасни. Магнитното поле на Земята улавя заредени частици от слънчевия вятър, образувайки радиационни пояси. Те имат формата на широка поничка, обграждаща Земята на екватора на височина от 1000 до 50 000 километра. Максималната плътност на частиците се постига на височини от около 4000 и 16 000 километра. Всяко продължително задържане на кораб в радиационните пояси представлява сериозна заплаха за живота на екипажа. Преминавайки ги по пътя към Луната, американските астронавти рискуваха да получат доза от 10-20 милисиверта за няколко часа - колкото за един месец работа в орбита.

При междупланетните полети въпросът за радиационната защита на екипажа е още по-остър. Земята екранира половината от твърдите космически лъчи, а нейната магнитосфера почти напълно блокира потока на слънчевия вятър. В открития космос, без допълнителни защитни мерки, облъчването ще се увеличи с порядък. Понякога се обсъжда идеята за отклоняване на космически частици със силни магнитни полета, но на практика нищо друго освен екраниране все още не е разработено. Частиците на космическата радиация се абсорбират добре от ракетното гориво, което предполага използването на пълни резервоари като защита срещу опасна радиация.

Магнитното поле на полюсите не е малко, а напротив, голямо. Той просто е насочен почти радиално към Земята, което води до факта, че частиците на слънчевия вятър, уловени от магнитни полета в радиационните пояси, при определени условия се движат (утаяват) към Земята на полюсите, причинявайки полярни сияния. Това не представлява опасност за астронавтите, тъй като траекторията на МКС минава по-близо до екваториалната зона. Опасността представляват силни слънчеви изригвания от клас M и X с коронални изхвърляния на материя (главно протони), насочени към Земята. Именно в този случай астронавтите използват допълнителни мерки за радиационна защита.

Отговор

ЦИТАТ: "... Най-ефективното взаимодействие с материята не са протоните, от които космическите лъчи съдържат повече от всички останали частици, а тежките частици - въглерод, кислород, желязо...."

Моля, обяснете на незнаещите - откъде са се взели частиците въглерод, кислород, желязо в слънчевия вятър (космически лъчи, както пишеш) и как могат да попаднат в веществото, от което е направено окото - през скафандър?

Отговор

Още 2 коментара

Нека обясня... Слънчевата светлина е фотони(включително гама лъчи и рентгенови лъчи, които са проникваща радиация).

Има ли още слънчев вятър. частици. Например електрони, йони, атомни ядра, летящи от и към Слънцето. Там има малко тежки ядра (по-тежки от хелия), защото има малко от тях в самото Слънце. Но има много алфа частици (хелиеви ядра). И по принцип всяко ядро, което е по-леко от желязно, може да пристигне (единственият въпрос е броят на пристигащите). Синтезът на желязо на Слънцето (особено извън него) не отива по-далеч от желязото. Следователно от Слънцето може да дойде само желязо и нещо по-леко (същият въглерод, например).

Космически лъчи в тесен смисъл- Това особено високоскоростни заредени частици(и незаредени обаче), пристигащи извън Слънчевата система (най-вече). И още – проникваща радиация оттам(понякога се разглежда отделно, без да се включва сред „лъчите“).

Сред другите частици, космическите лъчи съдържат ядрата на всякакви атоми(в различни количества, разбира се). Във всеки случай тежките ядра, веднъж попаднали в дадено вещество, йонизират всичко по пътя си(и също - настрана: има вторична йонизация - вече от това, което е избито по пътя). И ако те имат висока скорост (и кинетична енергия), тогава ядрата ще бъдат ангажирани с тази дейност (прелитане през материята и нейната йонизация) дълго време и няма да спрат скоро. съответно ще прелети през всичко и няма да се отклони от пътя- докато изразходват почти цялата кинетична енергия. Дори ако се блъснат директно в друго гюле (а това се случва рядко), те могат просто да го хвърлят настрани, почти без да променят посоката на движението си. Или не встрани, а ще лети по-нататък горе-долу в една посока.

Представете си кола, която се блъска в друга с пълна скорост. ще спре ли И си представете, че скоростта му е много хиляди километри в час (още по-добре - в секунда!), а силата му позволява да издържи всеки удар. Това е ядрото от космоса.

Космически лъчи в широк смисъл- това са космическите лъчи в тесен план, плюс слънчевия вятър и проникващата радиация от Слънцето. (Е, или без проникваща радиация, ако се разглежда отделно).

Слънчевият вятър е поток от йонизирани частици (главно хелиево-водородна плазма), изтичащи от слънчевата корона със скорост 300-1200 km/s в околното космическо пространство. Той е един от основните компоненти на междупланетната среда.

Много природни явления са свързани със слънчевия вятър, включително явления на космическото време като магнитни бури и полярни сияния.

Понятията „слънчев вятър“ (поток от йонизирани частици, който пътува от Слънцето до Земята за 2-3 дни) и „слънчева светлина“ (поток от фотони, който пътува от Слънцето до Земята средно за 8 минути 17 секунди) не трябва да се бърка.

Поради слънчевия вятър Слънцето губи около един милион тона материя всяка секунда. Слънчевият вятър се състои основно от електрони, протони и хелиеви ядра (алфа частици); ядрата на други елементи и нейонизираните частици (електрически неутрални) се съдържат в много малки количества.

Въпреки че слънчевият вятър идва от външния слой на Слънцето, той не отразява състава на елементите в този слой, тъй като в резултат на процесите на диференциация изобилието на някои елементи се увеличава и някои намалява (FIP ефект).

Космическите лъчи са елементарни частици и атомни ядра, движещи се с високи енергии в космическото пространство[

Класификация според произхода на космическите лъчи:

• извън нашата Галактика
• в Галактиката
• на слънце
• в междупланетното пространство

Извънгалактическите и галактическите лъчи обикновено се наричат ​​първични. Вторичните потоци от частици, преминаващи и трансформиращи се в земната атмосфера, обикновено се наричат ​​вторични.

Космическите лъчи са компонент на естествената радиация (радиационен фон) на земната повърхност и в атмосферата.

Енергийният спектър на космическите лъчи се състои от 43% от енергията на протоните, други 23% от енергията на хелия (алфа частици) и 34% от енергията, пренесена от други частици.

По брой на частиците космическите лъчи са 92% протони, 6% хелиеви ядра, около 1% по-тежки елементи и около 1% електрони.

Традиционно частиците, наблюдавани в космическите лъчи, се разделят на следните групи... съответно протони, алфа частици, леки, средни, тежки и свръхтежки... Особеност на химичния състав на първичното космическо лъчение е аномално високото (няколко хиляди) пъти) съдържание на ядра от група L (литий, берилий, бор) в сравнение със състава на звездите и междузвездния газ. Това явление се обяснява с факта, че механизмът на генериране на космически частици ускорява предимно тежките ядра, които при взаимодействие с протоните на междузвездната среда се разпадат на по-леки ядра.

Отговор

Коментирайте

07.12.2016

Устройството RAD се състои от три силициеви пластини в твърдо състояние, които действат като детектор. Освен това има кристал от цезиев йодид, който се използва като сцинтилатор. RAD е монтиран така, че да гледа в зенита по време на кацане и да улавя поле от 65 градуса.

Всъщност това е радиационен телескоп, който открива йонизиращо лъчение и заредени частици в широк диапазон.

Еквивалентната доза на погълната радиационна експозиция е 2 пъти по-висока от дозата на МКС.

Шестмесечен полет до Марс е приблизително еквивалентен на 1 година, прекарана в ниска околоземна орбита. Като се има предвид, че общата продължителност на експедицията трябва да бъде около 500 дни, перспективата не е оптимистична.

За хората натрупаната радиация от 1 сиверт увеличава риска от рак с 5%. НАСА позволява на своите астронавти да натрупват не повече от 3% риск или 0,6 сиверта през кариерата си.

Продължителността на живота на астронавтите е по-ниска от средната в техните страни. Най-малко една четвърт от смъртните случаи се дължат на рак.

От летялите 112 руски космонавти 28 вече не са сред нас. Петима души загинаха: Юрий Гагарин - на изтребителя, Владимир Комаров, Георги Доброволски, Владислав Волков и Виктор Пацаев - при връщане от орбита към Земята. Василий Лазарев почина от отравяне с нискокачествен алкохол.

От 22-ма останали покорители на звездния океан причината за смъртта на девет е онкологията. Починаха Анатолий Левченко (47 години), Юрий Артюхин (68), Лев Демин (72), Владимир Васютин (50), Генадий Стрекалов (64), Генадий Сарафанов (63), Константин Феоктистов (83), Виталий Севастянов (75) от рак. ). Официалната причина за смъртта на друг астронавт, починал от рак, не е оповестена. Най-здравите и най-силните се избират за полети извън Земята.

И така, девет от 22 астронавти, починали от рак, съставляват 40,9%. Сега нека разгледаме подобна статистика за страната като цяло. Миналата година 1 милион 768 хиляди 500 руснаци са напуснали този свят (данни на Росстат). В същото време 173,2 хиляди са починали от външни причини (транспортни аварии, алкохолно отравяне, самоубийства, убийства). Остават 1 милион 595 хиляди 300. Колко граждани са убити от онкология? Отговор: 265,1 хиляди души. или 16,6%. Да сравним: 40,9 и 16,6%. Оказва се, че обикновените граждани умират от рак 2,5 пъти по-рядко от астронавтите.

Няма подобна информация за корпуса на астронавтите на САЩ. Но дори откъслечните данни показват, че онкологията засяга и американските астронавти. Ето един непълен списък на жертвите на тази ужасна болест: Джон Суигърт младши - рак на костния мозък, Доналд Слейтън - рак на мозъка, Чарлз Вийч - рак на мозъка, Дейвид Уокър - рак, Алън Шепард - левкемия, Джордж Лоу - рак на дебелото черво, Роналд Париж - мозъчен тумор на мозъка

По време на един полет в околоземна орбита всеки член на екипажа получава същото количество радиация, както ако е бил изследван в рентгенова зала 150-400 пъти.

Като се има предвид, че дневната доза на МКС е до 1 mSv (допустимата годишна доза за хората на земята), максималният период за престой на астронавтите в орбита е ограничен до приблизително 600 дни за цялата кариера.

На самия Марс радиацията трябва да е приблизително два пъти по-ниска, отколкото в космоса, поради атмосферата и праховата суспензия в нея, т.е. да съответства на нивото на МКС, но точни показатели все още не са публикувани. Индикаторите RAD през дните на прашни бури ще бъдат интересни - ще разберем колко добър е марсианският прах като радиационен щит.

Сега рекордът за престой в околоземна орбита принадлежи на 55-годишния Сергей Крикалев - той има 803 дни. Но той ги събираше с прекъсвания - общо той направи 6 полета от 1988 до 2005 г.

Радиацията в космоса идва основно от два източника: от Слънцето, по време на изригвания и коронални изхвърляния, и от космически лъчи, които се появяват по време на експлозии на свръхнови или други високоенергийни събития в нашата и други галактики.

На илюстрацията: взаимодействието на слънчевия „вятър“ и магнитосферата на Земята.

Космическите лъчи съставляват основната част от радиацията по време на междупланетно пътуване. Те представляват дял от радиацията от 1,8 mSv на ден. Само три процента от радиацията, натрупана от Curiosity от Слънцето. Това се дължи и на факта, че полетът се проведе в относително спокойно време. Избухванията увеличават общата доза и тя достига 2 mSv на ден.

Пикове възникват по време на слънчеви изригвания.

Сегашните технически средства са по-ефективни срещу слънчевата радиация, която има ниска енергия. Например, можете да оборудвате защитна капсула, където астронавтите могат да се скрият по време на слънчеви изригвания. Въпреки това дори 30 см алуминиеви стени няма да предпазят от междузвездните космически лъчи. Водещите вероятно биха помогнали по-добре, но това значително ще увеличи масата на кораба, което означава разходите за изстрелването и ускоряването му.

Може да се наложи сглобяването на междупланетен космически кораб в орбита около Земята - окачване на тежки оловни плочи за защита от радиация. Или използвайте Луната за сглобяване, където теглото на космическия кораб ще бъде по-ниско.

Най-ефективното средство за минимизиране на излагането на радиация трябва да бъдат нови видове двигатели, които значително ще намалят времето за полет до Марс и обратно. НАСА в момента работи върху слънчево електрическо задвижване и ядрено топлинно задвижване. Първият на теория може да ускори до 20 пъти по-бързо от съвременните химически двигатели, но ускорението ще бъде много дълго поради ниската тяга. Устройство с такъв двигател трябва да бъде изпратено да тегли астероид, който НАСА иска да улови и прехвърли в лунна орбита за последващо посещение от астронавти.

Най-обещаващите и обнадеждаващи разработки в електрическото задвижване се извършват по проекта VASIMR. Но за да пътувате до Марс, слънчевите панели няма да са достатъчни - ще ви трябва реактор.

Ядреният топлинен двигател развива специфичен импулс приблизително три пъти по-висок от съвременните видове ракети. Същността му е проста: реакторът загрява работния газ (вероятно водород) до високи температури без използването на окислител, който се изисква от химическите ракети. В този случай границата на температурата на нагряване се определя само от материала, от който е направен самият двигател.

Но такава простота също създава трудности - тягата е много трудна за контролиране. НАСА се опитва да реши този проблем, но не смята развитието на ядрени двигатели за приоритет.

Използването на ядрен реактор също е обещаващо, тъй като част от енергията може да се използва за генериране на електромагнитно поле, което допълнително ще защити пилотите от космическата радиация и от радиацията на собствения си реактор. Същата технология би направила изгодно извличането на вода от Луната или астероидите, тоест би стимулирала допълнително комерсиалното използване на космоса.

Въпреки че сега това не е нищо повече от теоретични разсъждения, възможно е такава схема да се превърне в ключ към ново ниво на изследване на Слънчевата система.

Допълнителни изисквания за космически и военни микросхеми.

На първо място, има повишени изисквания за надеждност (както на самия кристал, така и на корпуса), устойчивост на вибрации и претоварване, влажност, температурният диапазон е значително по-широк, тъй като военното оборудване трябва да работи както при -40C, така и при нагряване до 100C .

След това - устойчивост на увреждащите фактори на ядрена експлозия - EMP, голяма моментна доза гама / неутронно лъчение. Нормалната работа може да не е възможна по време на експлозията, но поне устройството не трябва да бъде необратимо повредено.

И накрая - ако микросхемата е за космоса - стабилност на параметрите при бавно нарастване на общата радиационна доза и оцеляване след среща със силно заредени частици космическо лъчение.

Как радиацията влияе върху микросхемите?

В „парчета частици“ космическата радиация се състои от 90% протони (т.е. водородни йони), 7% хелиеви ядра (алфа-частици), ~1% по-тежки атоми и ~1% електрони. Е, звездите (включително Слънцето), ядрата на галактиките, Млечният път - изобилно осветяват всичко не само с видима светлина, но и с рентгеново и гама лъчение. По време на слънчеви изригвания радиацията от слънцето се увеличава 1000-1000000 пъти, което може да бъде сериозен проблем (както за бъдещите хора, така и за настоящите космически кораби извън земната магнитосфера).

В космическото излъчване няма неутрони по очевидна причина - свободните неутрони имат период на полуразпад от 611 секунди и се превръщат в протони. Един неутрон не може дори да достигне неутрон от слънцето, освен с много релативистична скорост. Малък брой неутрони пристигат от земята, но това са незначителни неща.

Около земята има 2 пояса от заредени частици - така наречените радиационни: на височина ~4000 км от протоните и на височина ~17 000 км от електроните. Частиците там се движат по затворени орбити, уловени от земното магнитно поле. Съществува и бразилска магнитна аномалия - където вътрешният радиационен пояс се приближава до земята, до надморска височина от 200 км.

Електрони, гама и рентгенови лъчи.

Когато гама и рентгеново лъчение (включително вторично лъчение, получено поради сблъсъка на електрони с тялото на устройството) преминава през микросхемата, зарядът започва постепенно да се натрупва в диелектрика на затвора на транзисторите и съответно параметрите на транзисторите започват бавно да се променят - праговото напрежение на транзисторите и тока на утечка. Обикновена цивилна цифрова микросхема може да спре да работи нормално след 5000 рада (но човек може да спре да работи след 500-1000 рада).

В допълнение, гама и рентгеновото лъчение кара всички pn преходи вътре в чипа да действат като малки „слънчеви батерии“ - и ако в космоса обикновено няма достатъчно радиация, за да повлияе значително на работата на чипа, по време на ядрена експлозия потокът от гама и рентгенови лъчи вече може да е достатъчен, за да наруши работата на микросхемата поради фотоелектричния ефект.

В ниска орбита от 300-500 км (където хората летят) годишната доза може да бъде 100 рада или по-малко, така че дори за 10 години натрупаната доза ще бъде толерирана от гражданските микросхеми. Но във високи орбити >1000 km годишната доза може да бъде 10 000-20 000 rad, а конвенционалните микросхеми ще натрупат смъртоносна доза за няколко месеца.

Тежки заредени частици (HCP) - протони, алфа частици и високоенергийни йони

Това е най-големият проблем в космическата електроника - зарядните устройства с високо енергийно зареждане имат толкова висока енергия, че "пробиват" микросхемата (заедно с тялото на сателита) и оставят "следа" от заряд след себе си. В най-добрия случай това може да доведе до софтуерна грешка (0 става 1 или обратното - разстройство с едно събитие, SEU), в най-лошия случай може да доведе до блокиране на тиристора (задържане с едно събитие, SEL). В застопорен чип, захранването е късо към земята, токът може да тече много високо и да доведе до изгаряне на микросхемата. Ако успеете да изключите захранването и да го свържете преди изгарянето, тогава всичко ще работи както обикновено.

Може би точно това се случи с Phobos-Grunt - според официалната версия неустойчивите на радиация вносни чипове с памет се повредиха още на втората орбита и това е възможно само поради радиацията с високо напрежение (въз основа на общото натрупано доза радиация в ниска орбита, цивилен чип би могъл да работи дълго време).

Заключването ограничава използването на конвенционалните наземни чипове в космоса с всякакви софтуерни трикове за повишаване на надеждността.

Какво се случва, ако защитите космически кораб с олово?

Частици с енергия 3*1020 eV понякога достигат до нас с галактически космически лъчи, т.е. 300 000 000 TeV. В разбираеми за човека единици това е около 50J, т.е. в една елементарна частица енергията е като на куршум от малокалибрен спортен пистолет.

Когато такава частица се сблъска, например, с оловен атом на радиационна защита, тя просто го разкъсва на парчета. Фрагментите също ще имат гигантска енергия и ще разкъсват всичко по пътя си на парчета. В крайна сметка, колкото по-дебела е защитата от тежки елементи, толкова повече фрагменти и вторична радиация ще получим. Оловото може само значително да отслаби сравнително слабото излъчване на ядрените реактори на Земята.

Високоенергийното гама лъчение има подобен ефект - то също е способно да разкъсва тежки атоми на парчета поради фотоядрената реакция.

Протичащите процеси могат да бъдат разгледани на пример с рентгенова тръба.

Електроните от катода летят към тежкия метален анод и когато се сблъскат с него, се генерират рентгенови лъчи поради спирачното лъчение.

Когато електрон от космическа радиация пристигне в нашия кораб, нашата радиационна защита ще се превърне в естествена рентгенова тръба, до нашите деликатни микросхеми и още по-деликатни живи организми.

Поради всички тези проблеми радиационната защита от тежки елементи, както на земята, не се използва в космоса. Те използват защита, състояща се предимно от алуминий, водород (от различни полиетилени и т.н.), тъй като може да се разпадне само на субатомни частици - а това е много по-трудно и такава защита генерира по-малко вторично лъчение.

Но във всеки случай няма защита от високоенергийни частици, освен това колкото повече защита, толкова повече вторично излъчване от високоенергийни частици, оптималната дебелина е около 2-3 мм алуминий. Най-трудното нещо е комбинация от водородна защита и малко по-тежки елементи (т.нар. Graded-Z) - но това не е много по-добро от чистата "водородна" защита. Като цяло космическата радиация може да бъде отслабена около 10 пъти и това е всичко.

Комикс за това как учените ще изследват Марс в борбата срещу космическата радиация.

Той разглежда няколко начина за бъдещи изследвания за защита на астронавтите от радиация, включително лекарствена терапия, генно инженерство и технология за хибернация. Авторите също така отбелязват, че радиацията и стареенето убиват тялото по сходни начини и предполагат, че начините за борба с едното може да работят и срещу другото. Статия с бойно мото в заглавието: Viva la radioresistance! („Да живее радиационната устойчивост!“) е публикувана в списание Oncotarget.

„Ренесансът на изследването на космоса вероятно ще доведе до първите човешки мисии до Марс и дълбокия космос. Но за да оцелеят в условията на повишена космическа радиация, хората ще трябва да станат по-устойчиви на външни фактори. В тази статия ние предлагаме методология за постигане на повишена радиоустойчивост, устойчивост на стрес и устойчивост на стареене. Докато работихме по стратегията, събрахме водещи учени от Русия, както и от НАСА, Европейската космическа агенция, Канадския радиационен център и повече от 25 други центъра по света. Радиоустойчивите технологии също ще бъдат полезни на Земята, особено ако „страничният ефект“ е здравословното дълголетие“, коментира Александър Жаворонков, доцент в MIPT.

. " alt="Ще се погрижим радиацията да не попречи на човечеството да завладее космоса и да колонизира Марс. Благодарение на учените ще летим до Червената планета и ще си направим дискотека и барбекю там . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}

Ще направим така, че радиацията да не попречи на човечеството да завладее космоса и да колонизира Марс. Благодарение на учените ще летим до Червената планета и там ще си направим дискотека и барбекю .

Космосът срещу човека

„В космически мащаб нашата планета е просто малък кораб, добре защитен от космическата радиация. Магнитното поле на Земята отклонява слънчевите и галактическите заредени частици, като по този начин значително намалява нивото на радиация на повърхността на планетата. По време на космически полети на дълги разстояния и колонизиране на планети с много слаби магнитни полета (например Марс) няма да има такава защита и астронавтите и колонистите ще бъдат постоянно изложени на потоци от заредени частици с огромна енергия. Всъщност космическото бъдеще на човечеството зависи от това как ще преодолеем този проблем“, казва Андреян Осипов, ръководител на отдела по експериментална радиобиология и радиационна медицина на Федералния медицински биофизичен център на името на А. И. Бурназян, професор на Руската академия на науките. служител на Лабораторията за разработване на иновативни лекарства към MIPT.

Човекът е беззащитен срещу опасностите на космоса: слънчева радиация, галактически космически лъчи, магнитни полета, радиоактивната среда на Марс, радиационният пояс на Земята, микрогравитацията (безтегловност).

Човечеството сериозно се е насочило към колонизирането на Марс - SpaceX обещава да достави хора на Червената планета още през 2024 г., но някои съществени проблеми все още не са решени. Така една от основните опасности за здравето на астронавтите е космическата радиация. Йонизиращото лъчение уврежда биологичните молекули, по-специално ДНК, което води до различни заболявания: нервната система, сърдечно-съдовата система и най-вече рак. Учените предлагат да обединят усилията си и, използвайки най-новите постижения в биотехнологиите, да увеличат радиоустойчивостта на човека, така че той да може да завладее необятността на дълбокия космос и да колонизира други планети.

Човешка защита

Тялото има начини да се защити от увреждане на ДНК и да го поправи. Нашата ДНК е постоянно изложена на естествена радиация, както и на реактивни кислородни видове (ROS), които се образуват по време на нормалното клетъчно дишане. Но когато ДНК се поправи, особено в случаи на тежко увреждане, могат да възникнат грешки. Натрупването на увреждане на ДНК се счита за една от основните причини за стареенето, така че радиацията и стареенето са подобни врагове на човечеството. Клетките обаче могат да се адаптират към радиацията. Доказано е, че малка доза радиация може не само да не навреди, но и да подготви клетките да се изправят срещу по-високи дози. Понастоящем международните стандарти за радиационна защита не вземат това предвид. Последните изследвания показват, че има определен праг на радиация, под който важи принципът „трудно в тренировките, лесно в битка“. Авторите на статията смятат, че е необходимо да се проучат механизмите на радиоадаптивността, за да се приемат на въоръжение.

Начини за повишаване на радиорезистентността: 1) генна терапия, мултиплексно генно инженерство, експериментална еволюция; 2) биобанкиране, регенеративни технологии, тъканно и органно инженерство, индуцирано клетъчно обновяване, клетъчна терапия; 3) радиопротектори, геропротектори, антиоксиданти; 4) хибернация; 5) деутерирани органични компоненти; 6) медицински подбор на радиорезистентни хора.

Ръководителят на лабораторията по генетика на продължителността на живота и стареенето в MIPT, член-кореспондент на Руската академия на науките, доктор на биологичните науки Алексей Москалев обяснява: „Нашите дългосрочни изследвания на ефектите от ниски дози йонизиращо лъчение върху продължителността на живота на моделни животни са показали, че малки увреждащи ефекти могат да стимулират клетките и собствените защитни системи на тялото (възстановяване на ДНК, протеини на топлинен шок, отстраняване на нежизнеспособни клетки, вроден имунитет). В космоса обаче хората ще се сблъскат с по-голям и по-опасен диапазон от дози радиация. Натрупахме голяма база данни от геропротектори. Получените знания показват, че много от тях функционират по механизма на активиране на резервните способности и повишаване на устойчивостта на стрес. Вероятно подобно стимулиране ще помогне на бъдещите колонизатори на космоса.

Астронавтско инженерство

Освен това радиоустойчивостта е различна при хората: някои са по-устойчиви на радиация, други по-малко. Медицинският подбор на радиорезистентни индивиди включва вземане на клетъчни проби от потенциални кандидати и цялостен анализ на радиоадаптивността на тези клетки. Тези, които са най-устойчиви на радиация, ще летят в космоса. Освен това е възможно да се проведат проучвания за целия геном на хора, живеещи в райони с високи нива на фонова радиация или които са изложени на нея в професията си. Геномните различия на хората, които са по-малко податливи на рак и други заболявания, свързани с радиацията, могат в бъдеще да бъдат изолирани и „присадени“ в астронавти с помощта на съвременни методи на генно инженерство, като например редактиране на генома.

Има няколко варианта кои гени трябва да бъдат въведени, за да се увеличи радиорезистентността. Първо, антиоксидантните гени ще помогнат за защитата на клетките от реактивни кислородни видове, произведени от радиация. Няколко експериментални групи вече успешно се опитаха да намалят чувствителността към радиация, използвайки такива трансгени. Този метод обаче няма да ви спаси от пряко излагане на радиация, а само от непряко облъчване.

Можете да въведете гени за протеини, отговорни за възстановяването на ДНК. Такива експерименти вече са провеждани - някои гени наистина помогнаха, а някои доведоха до повишена геномна нестабилност, така че тази област очаква нови изследвания.

По-обещаващ метод е използването на радиозащитни трансгени. Много организми (като тардигради) имат висока степен на радиорезистентност и ако разберем какви гени и молекулярни механизми стоят зад това, те могат да бъдат транслирани в хора с помощта на генна терапия. За да убиете 50% от тардиградите, ви е необходима доза радиация 1000 пъти по-голяма от смъртоносната за хората. Наскоро беше открит протеин, за който се смята, че е един от факторите за такава издръжливост - т. нар. щем супресор Dsup. При експеримент с човешка клетъчна линия се оказа, че въвеждането на гена Dsup намалява увреждането с 40%. Това прави гена обещаващ кандидат за защита на хората от радиация.

Комплект за първа помощ на боец

Лекарствата, които повишават радиационната защита на организма, се наричат ​​"радиопротектори". Към днешна дата има само един радиопротектор, одобрен от FDA. Но основните сигнални пътища в клетките, които участват в процесите на сенилни патологии, също участват в отговорите на радиацията. Въз основа на това геропротекторите - лекарства, които намаляват скоростта на стареене и удължават продължителността на живота - могат да служат и като радиопротектори. Според базите данни Geroprotectors.org и DrugAge има повече от 400 потенциални геропротектора. Авторите смятат, че ще бъде полезно да се прегледат съществуващите лекарства за геро- и радиозащитни свойства.

Тъй като йонизиращото лъчение също действа чрез реактивни кислородни видове, редокс абсорберите или, по-просто казано, антиоксиданти като глутатион, NAD и неговия прекурсор NMN, могат да помогнат за справяне с радиацията. Последните изглежда играят важна роля в реакцията на увреждане на ДНК и следователно представляват голям интерес от гледна точка на защита срещу радиация и стареене.

Хипернация в хибернация

Скоро след стартирането на първите космически полети водещият дизайнер на съветската космическа програма Сергей Королев започва да разработва амбициозен проект за пилотиран полет до Марс. Неговата идея беше да постави екипажа в състояние на хибернация по време на дълги космически пътувания. По време на хибернация всички процеси в тялото се забавят. Експериментите с животни показват, че в това състояние се повишава устойчивостта към екстремни фактори: по-ниски температури, смъртоносни дози радиация, претоварвания и др. В СССР проектът Марс беше закрит след смъртта на Сергей Королев. И в момента Европейската космическа агенция работи по проекта Aurora за полети до Марс и Луната, който разглежда варианта за зимен сън на астронавтите. ESA вярва, че хибернацията ще осигури по-голяма безопасност по време на продължителни автоматизирани полети. Ако говорим за бъдещата колонизация на космоса, тогава е по-лесно да се транспортира и защити от радиация банка от криоконсервирани зародишни клетки, отколкото популация от „готови“ хора. Но това очевидно няма да се случи в близко бъдеще и може би дотогава методите за радиозащита ще бъдат достатъчно развити, така че хората да не се страхуват от космоса.

Тежка артилерия

Всички органични съединения съдържат въглерод-водородни връзки (C-H). Въпреки това е възможно да се синтезират съединения, които съдържат деутерий вместо водород, по-тежък аналог на водорода. Поради по-голямата си маса, връзките с деутерия са по-трудни за прекъсване. Тялото обаче е проектирано да работи с водород, така че ако твърде много водород се замени с деутерий, това може да доведе до лоши последствия. Доказано е при различни организми, че добавянето на деутерирана вода увеличава продължителността на живота и има противоракови ефекти, но повече от 20% деутерирана вода в диетата започва да има токсични ефекти. Авторите на статията смятат, че трябва да се провеждат предклинични изпитвания и да се търси праг на безопасност.

Интересна алтернатива е да се замени не водородът, а въглеродът с по-тежък аналог. 13 C е само 8% по-тежък от 12 C, докато деутерият е 100% по-тежък от водорода - такива промени ще бъдат по-малко критични за тялото. Въпреки това, този метод няма да предпази от разрушаване на N-H и O-H връзките, които държат ДНК базите заедно. Освен това производството на 13 C в момента е много скъпо. Въпреки това, ако производствените разходи могат да бъдат намалени, заместването на въглерода може да осигури допълнителна защита на хората от космическата радиация.

„Проблемът с радиационната безопасност на участниците в космическите мисии принадлежи към класа на много сложни проблеми, които не могат да бъдат решени в рамките на един научен център или дори на цяла държава. Поради тази причина решихме да съберем специалисти от водещи центрове в Русия и по света, за да научим и консолидираме тяхната визия за начините за решаване на този проблем. По-специално, сред руските автори на статията има учени от FMBC на име. A.I. Burnazyan, Институт по биомедицински проблеми на Руската академия на науките, MIPT и други световноизвестни институции. По време на работата по проекта много от участниците в него се срещнаха за първи път и сега планират да продължат съвместните изследвания, които започнаха“, заключава координаторът на проекта Иван Озеров, радиобиолог, ръководител на групата за анализ на клетъчните сигнални пътища. в стартъпа Insilico в Сколково.

Дизайнер Елена Хавина, пресслужба на MIPT