Le radiazioni cosmiche potrebbero porre fine ai futuri voli spaziali. Radiazioni e spazio: cosa c'è da sapere? (Segreti sulle “radiazioni” nascosti nello spazio)

Fin dalla loro comparsa sulla Terra, tutti gli organismi sono esistiti, si sono sviluppati e si sono evoluti sotto costante esposizione alle radiazioni. La radiazione è altrettanto naturale fenomeno naturale, come vento, maree, pioggia, ecc.

La radiazione di fondo naturale (NBR) era presente sulla Terra in tutte le fasi della sua formazione. Era lì molto prima che apparisse la vita e poi la biosfera. La radioattività e le radiazioni ionizzanti che l'accompagnano sono stati un fattore che ha influenzato lo stato attuale della biosfera, l'evoluzione della Terra, la vita sulla Terra e la composizione elementare sistema solare. Qualsiasi organismo è esposto al fondo di radiazioni caratteristico di una determinata area. Fino agli anni Quaranta è stato causato da due fattori: il decadimento dei radionuclidi origine naturale, situato sia nell'habitat di un dato organismo, sia nell'organismo stesso, sia dai raggi cosmici.

Le fonti di radiazioni naturali (naturali) sono lo spazio e i radionuclidi naturali contenuti in forma naturale e concentrazioni in tutti gli oggetti della biosfera: suolo, acqua, aria, minerali, organismi viventi, ecc. Tutti gli oggetti intorno a noi e noi stessi sono radioattivi nel senso assoluto della parola.

La principale dose di radiazioni alla popolazione globo riceve da fonti naturali di radiazioni. La maggior parte di essi sono tali che è assolutamente impossibile evitare l'esposizione alle radiazioni da essi generati. Nel corso della storia della Terra diversi tipi la radiazione penetra nella superficie terrestre dallo spazio e proviene da sostanze radioattive presenti al suo interno crosta terrestre. Una persona è esposta alle radiazioni in due modi. Le sostanze radioattive possono trovarsi all'esterno del corpo e irradiarlo dall'esterno (in questo caso si parla di irradiazione esterna) oppure possono finire nell'aria che una persona respira, nel cibo o nell'acqua ed entrare nel corpo (questo metodo di irradiazione è detto interno).

Qualsiasi abitante della Terra è esposto alle radiazioni provenienti da fonti naturali di radiazioni. Ciò dipende, in parte, da dove vivono le persone. I livelli di radiazione in alcuni luoghi del globo, soprattutto dove sono presenti rocce radioattive, sono significativamente più alti della media, mentre in altri luoghi sono più bassi. Le fonti di radiazioni terrestri sono collettivamente responsabili della maggior parte dell’esposizione a cui sono esposti gli esseri umani attraverso le radiazioni naturali. In media forniscono più dei 5/6 della dose equivalente effettiva annua ricevuta dalla popolazione, principalmente a causa dell’esposizione interna. Il resto è fornito dai raggi cosmici, principalmente attraverso l'irradiazione esterna.

Il fondo radioattivo naturale è formato dalla radiazione cosmica (16%) e dalla radiazione creata dai radionuclidi sparsi in natura contenuti nella crosta terrestre, nell'aria del suolo, nel suolo, nell'acqua, nelle piante, negli alimenti, negli organismi animali e umani (84%). La radiazione di fondo tecnogenica è associata principalmente alla lavorazione e al trasporto rocce, bruciando carbone, petrolio, gas e altri combustibili fossili, nonché test armi nucleari e l'energia nucleare.

La radiazione di fondo naturale è un fattore integrante ambiente, che ha un impatto significativo sulla vita umana. La radiazione di fondo naturale varia ampiamente nelle diverse regioni della Terra. La dose equivalente nel corpo umano è in media 2 mSv = 0,2 rem. Sviluppo evolutivo mostra che in condizioni di fondo naturale, condizioni ottimali per la vita dell’uomo, degli animali e delle piante. Pertanto, quando si valutano i rischi causati dalle radiazioni ionizzanti, è fondamentale conoscere la natura e i livelli di esposizione da varie fonti.

Poiché i radionuclidi, come tutti gli atomi, formano in natura determinati composti e, in accordo con loro proprietà chimiche fanno parte di alcuni minerali, la distribuzione dei radionuclidi naturali nella crosta terrestre non è uniforme. Radiazione cosmica, come accennato in precedenza, dipende anche da una serie di fattori e può differire più volte. Pertanto, la radiazione di fondo naturale è diversa in diversi luoghi del globo. Ciò è legato alla convenzione del concetto di “fondo normale di radiazione”: con l’altitudine sul livello del mare, il fondo aumenta a causa della radiazione cosmica, nei luoghi in cui affiorano graniti o sabbie ricche di torio, anche la radiazione di fondo è maggiore. , e così via. Pertanto, possiamo parlare solo del fondo di radiazione naturale medio per una determinata area, territorio, paese, ecc.

La dose efficace media ricevuta da un residente del nostro pianeta da fonti naturali all'anno è 2,4 mSv .

Circa 1/3 di questa dose si forma a causa delle radiazioni esterne (all'incirca in parti uguali provenienti dallo spazio e dai radionuclidi) e 2/3 sono dovuti alle radiazioni interne, cioè ai radionuclidi naturali situati all'interno del nostro corpo. L'attività specifica umana media è di circa 150 Bq/kg. La radiazione di fondo naturale (esposizione esterna) al livello del mare è in media di circa 0,09 μSv/h. Ciò corrisponde a circa 10 µR/h.

Radiazione cosmica è un flusso di particelle ionizzanti che cade sulla Terra dallo spazio. La composizione della radiazione cosmica comprende:

La radiazione cosmica è costituita da tre componenti di diversa origine:

1) radiazione proveniente da particelle catturate dal campo magnetico terrestre;

2) radiazione cosmica galattica;

3) radiazione corpuscolare proveniente dal Sole.

Radiazione da particelle cariche catturate dal campo magnetico terrestre - a una distanza di 1,2-8 raggi terrestri si trovano le cosiddette cinture di radiazione contenenti protoni con un'energia di 1-500 MeV (principalmente 50 MeV), elettroni con un'energia di circa 0,1 -0,4 MeV e una piccola quantità di particelle alfa.

Composto. I raggi cosmici galattici sono composti principalmente da protoni (79%) e particelle alfa (20%), riflettendo l'abbondanza di idrogeno ed elio nell'Universo. Tra gli ioni pesanti valore più alto hanno ioni ferro a causa della loro intensità relativamente elevata e del numero atomico elevato.

Origine. Le fonti dei raggi cosmici galattici sono i brillamenti stellari, le esplosioni di supernova, l'accelerazione delle pulsar, le esplosioni di nuclei galattici, ecc.

Tutta la vita. La durata della vita delle particelle nella radiazione cosmica è di circa 200 milioni di anni. La ritenzione delle particelle avviene a causa di campo magnetico spazio interstellare.

Interazione con l'atmosfera . Entrando nell'atmosfera, i raggi cosmici interagiscono con gli atomi di azoto, ossigeno e argon. Le particelle entrano in collisione con gli elettroni più spesso che con i nuclei, ma le particelle ad alta energia perdono poca energia. Nelle collisioni con i nuclei, le particelle vengono quasi sempre eliminate dal flusso, quindi l'indebolimento della radiazione primaria è quasi interamente dovuto alle reazioni nucleari.

Quando i protoni entrano in collisione con i nuclei, neutroni e protoni vengono espulsi dai nuclei e si verificano reazioni di fissione nucleare. Le particelle secondarie risultanti hanno un'energia significativa e inducono esse stesse la stessa cosa reazioni nucleari, cioè si forma un'intera cascata di reazioni, si forma il cosiddetto ampio sciame atmosferico. Una singola particella primordiale ad alta energia può produrre una pioggia di dieci generazioni successive di reazioni che producono milioni di particelle.

Nuovi nuclei e nucleoni, che costituiscono la componente nucleare attiva della radiazione, si formano principalmente negli strati superiori dell'atmosfera. Nella sua parte inferiore, il flusso di nuclei e protoni è notevolmente indebolito a causa delle collisioni nucleari e di ulteriori perdite per ionizzazione. A livello del mare genera solo una piccola percentuale della dose.

Radionuclidi cosmogenici

Come risultato delle reazioni nucleari che si verificano sotto l'influenza dei raggi cosmici nell'atmosfera e in parte nella litosfera, si formano nuclei radioattivi. Di questi, il contributo maggiore alla creazione della dose è dato da (emettitori β: 3 H (T 1/2 = 12,35 anni), 14 C (T 1/2 = 5730 anni), 22 Na (T 1/2 = 2,6 anni) - entrando nel corpo umano con il cibo. Come risulta dai dati presentati, il maggior contributo alle radiazioni è dato dal carbonio-14 Un adulto consuma ~ 95 kg di carbonio all'anno con il cibo.

Radiazione solare, composta da radiazione elettromagnetica fino alla gamma dei raggi X, protoni e particelle alfa;

Specie elencate le radiazioni sono primarie, scompaiono quasi completamente ad una quota di circa 20 km per interazione con strati superiori atmosfera. In questo caso si forma la radiazione cosmica secondaria, che raggiunge la superficie della Terra e colpisce la biosfera (compreso l'uomo). La radiazione secondaria comprende neutroni, protoni, mesoni, elettroni e fotoni.

L’intensità della radiazione cosmica dipende da una serie di fattori:

Cambiamenti nel flusso della radiazione galattica,

Attività solare,

Latitudine geografica,

Altitudini sopra il livello del mare.

A seconda dell'altitudine, l'intensità della radiazione cosmica aumenta notevolmente.

Radionuclidi della crosta terrestre.

Gli isotopi longevi (con un'emivita di miliardi di anni) che non hanno avuto il tempo di decadere durante l'esistenza del nostro pianeta sono sparsi nella crosta terrestre. Probabilmente si sono formati contemporaneamente alla formazione dei pianeti del Sistema Solare (gli isotopi di vita relativamente breve sono decaduti completamente). Questi isotopi sono chiamati naturali sostanze radioattive, ciò significa quelli che si sono formati e vengono costantemente riformati senza la partecipazione umana. Quando decadono, formano isotopi intermedi, anch'essi radioattivi.

Le fonti esterne di radiazioni sono più di 60 radionuclidi naturali presenti nella biosfera terrestre. Gli elementi radioattivi naturali sono contenuti in quantità relativamente piccole in tutti i gusci e nel nucleo della Terra. Di particolare importanza per l’uomo sono gli elementi radioattivi della biosfera, vale a dire quella parte del guscio terrestre (lito, idro e atmosfera) dove si trovano microrganismi, piante, animali ed esseri umani.

Per miliardi di anni si è verificato un costante processo di decadimento radioattivo di nuclei atomici instabili. Di conseguenza, la radioattività totale della materia e delle rocce della Terra è gradualmente diminuita. Gli isotopi di vita relativamente breve decadono completamente. Si sono conservati principalmente elementi con tempi di dimezzamento misurati in miliardi di anni, nonché prodotti secondari del decadimento radioattivo di vita relativamente breve, formando successive catene di trasformazioni, le cosiddette famiglie di elementi radioattivi. Nella crosta terrestre i radionuclidi naturali possono essere dispersi più o meno uniformemente oppure concentrati sotto forma di depositi.

Radionuclidi naturali (naturali). possono essere divisi in tre gruppi:

Radionuclidi appartenenti alle famiglie radioattive (serie),

Altri radionuclidi (non appartenenti alle famiglie radioattive) che sono entrati a far parte della crosta terrestre nel corso formazione del pianeta,

I radionuclidi si sono formati sotto l'influenza della radiazione cosmica.

Durante la formazione della Terra, anche i radionuclidi, insieme ai nuclidi stabili, divennero parte della sua crosta. La maggior parte di questi radionuclidi appartengono alle cosiddette famiglie radioattive (serie). Ogni riga è una catena di consecutive trasformazioni radioattive, quando anche il nucleo formato durante il decadimento del nucleo madre, a sua volta, decade, generando nuovamente un nucleo instabile, ecc. L'inizio di una tale catena è un radionuclide che non è formato da un altro radionuclide, ma è contenuto nel nucleo terrestre crosta e biosfera dal momento in cui nascono. Questo radionuclide è chiamato antenato e da lui prende il nome l'intera famiglia (serie). In totale, ci sono tre antenati in natura: uranio-235, uranio-238 e torio-232 e, di conseguenza, tre serie radioattive: due uranio e torio. Tutte le serie terminano con isotopi stabili di piombo.

Il torio ha il tempo di dimezzamento più lungo (14 miliardi di anni), quindi si è conservato quasi completamente dopo l'accrescimento della Terra. L'uranio-238 decadde in larga misura, la stragrande maggioranza dell'uranio-235 decadde e l'isotopo nettunio-232 decadde completamente. Per questo motivo nella crosta terrestre c'è molto torio (quasi 20 volte più dell'uranio) e l'uranio-235 è 140 volte inferiore all'uranio-238. Poiché l'antenato della quarta famiglia (nettunio) si è completamente disintegrato dopo l'accrescimento della Terra, è quasi assente dalle rocce. Il nettunio è stato trovato in tracce in minerali di uranio. Ma la sua origine è secondaria ed è dovuta al bombardamento dei nuclei di uranio-238 da parte dei neutroni dei raggi cosmici. Il nettunio viene ora prodotto utilizzando reazioni nucleari artificiali. Per un ecologista non interessa.

Circa lo 0,0003% (secondo varie fonti 0,00025-0,0004%) della crosta terrestre è uranio. Cioè, un metro cubo del terreno più comune contiene in media 5 grammi di uranio. Ci sono luoghi in cui questa quantità è migliaia di volte maggiore: questi sono i depositi di uranio. In metro cubo acqua di mare contiene circa 1,5 mg di uranio. Questo è naturale elemento chimicoè rappresentato da due isotopi -238U e 235U, ciascuno dei quali è l'antenato della propria serie radioattiva. La stragrande maggioranza dell'uranio naturale (99,3%) è l'uranio-238. Questo radionuclide è molto stabile, la probabilità del suo decadimento (vale a dire il decadimento alfa) è molto piccola. Questa probabilità è caratterizzata da un tempo di dimezzamento di 4,5 miliardi di anni. Cioè, dalla formazione del nostro pianeta, la sua quantità è diminuita della metà. Da ciò, a sua volta, ne consegue che la radiazione di fondo sul nostro pianeta era più elevata. Catene di trasformazioni radioattive che generano radionuclidi naturali della serie dell'uranio:

La serie radioattiva comprende sia radionuclidi a vita lunga (cioè radionuclidi con una lunga emivita) che quelli a vita breve, ma tutti i radionuclidi della serie esistono in natura, anche quelli che decadono rapidamente. Ciò è dovuto al fatto che nel tempo è stato stabilito un equilibrio (il cosiddetto "equilibrio secolare"): il tasso di decadimento di ciascun radionuclide è uguale al tasso di sua formazione.

Esistono radionuclidi naturali che sono entrati nella crosta terrestre durante la formazione del pianeta e che non appartengono alla serie dell'uranio o del torio. Prima di tutto, è il potassio-40. Il contenuto di 40 K nella crosta terrestre è di circa lo 0,00027% (massa), il tempo di dimezzamento è di 1,3 miliardi di anni. Il nuclide figlia, il calcio-40, è stabile. Il potassio-40 si trova in quantità significative nelle piante e negli organismi viventi e fornisce un contributo significativo alla dose totale di radiazioni interne all'uomo.

Il potassio naturale contiene tre isotopi: potassio-39, potassio-40 e potassio-41, di cui solo il potassio-40 è radioattivo. Il rapporto quantitativo di questi tre isotopi in natura è simile a questo: 93,08%, 0,012% e 6,91%.

Il potassio-40 si scompone in due modi. Circa l'88% dei suoi atomi subisce radiazioni beta e diventa atomi di calcio-40. Il restante 12% degli atomi, sperimentando la cattura del K, si trasforma in atomi di argon-40. Il metodo potassio-argon per determinare l'età assoluta delle rocce e dei minerali si basa su questa proprietà del potassio-40.

Il terzo gruppo di radionuclidi naturali è costituito dai radionuclidi cosmogenici. Questi radionuclidi si formano sotto l'influenza della radiazione cosmica proveniente da nuclidi stabili a seguito di reazioni nucleari. Questi includono trizio, berillio-7, carbonio-14, sodio-22. Ad esempio, le reazioni nucleari della formazione di trizio e carbonio-14 dall'azoto sotto l'influenza dei neutroni cosmici:

Un posto speciale Il carbonio si colloca tra i radioisotopi naturali. Il carbonio naturale è costituito da due isotopi stabili, tra i quali predomina il carbonio-12 (98,89%). Il resto è quasi interamente costituito da carbonio-13 (1,11%).

Oltre agli isotopi stabili del carbonio, se ne conoscono altri cinque radioattivi. Quattro di essi (carbonio-10, carbonio-11, carbonio-15 e carbonio-16) hanno un'emivita molto breve (secondi e frazioni di secondo). Un quinto radioisotopo, il carbonio-14, ha un tempo di dimezzamento di 5.730 anni.

In natura la concentrazione di carbonio-14 è estremamente bassa. Ad esempio, negli impianti moderni c'è un atomo di questo isotopo ogni 10 9 atomi di carbonio-12 e carbonio-13. Tuttavia, con l'avvento delle armi atomiche e della tecnologia nucleare, il carbonio-14 viene prodotto artificialmente dall'interazione dei neutroni lenti con l'azoto atmosferico, quindi la sua quantità è in costante aumento.

Esiste una convenzione su quale background sia considerato “normale”. Quindi, con la “media planetaria” annuale dose efficace per persona 2,4 mSv; in molti paesi questo valore è 7-9 mSv/anno. Cioè, da tempo immemorabile, milioni di persone hanno vissuto in condizioni di carichi di dose naturali molte volte superiori alla media statistica. Ricerca medica e le statistiche demografiche mostrano che ciò non influisce in alcun modo sulle loro vite, non ne ha alcuna influenza negativa sulla loro salute e su quella dei loro figli.

Parlando della convenzionalità del concetto di fondo naturale “normale”, possiamo anche indicare una serie di luoghi del pianeta in cui il livello di radiazione naturale supera la media statistica non solo diverse volte, ma anche decine di volte (tabella); decine e centinaia di migliaia di abitanti sono esposti a questo effetto. E questa è anche la norma, anche questo non influisce in alcun modo sulla loro salute. Inoltre, molte zone con elevata radiazione di fondo sono da secoli luoghi di turismo di massa ( coste marine) e località riconosciute (caucasiche Mineralnye Vody, Karlovy Vary, ecc.).

Come già accennato, non appena gli americani iniziarono il loro programma spaziale, lo fecero scienziato Giacomo Van Allen ha fatto abbastanza importante scoperta. Il primo satellite artificiale americano lanciato in orbita era molto più piccolo di quello sovietico, ma Van Allen pensò di attaccarvi un contatore Geiger. Si confermò così ufficialmente quanto espresso alla fine del XIX secolo. l'eccezionale scienziato Nikola Tesla ha ipotizzato che la Terra sia circondata da una cintura di intensa radiazione.

Fotografia della Terra dell'astronauta William Anders

durante la missione Apollo 8 (archivi NASA)

Tesla, però, era considerato un grande eccentrico, e perfino un pazzo dalla scienza accademica, quindi le sue ipotesi sul gigantesco gigante generato dal Sole carica elettrica sono stati accantonati per molto tempo e il termine “vento solare” ha suscitato solo sorrisi. Ma grazie a Van Allen, le teorie di Tesla furono riprese. Su iniziativa di Van Allen e di numerosi altri ricercatori, fu stabilito che le fasce di radiazione nello spazio iniziano a 800 km sopra la superficie terrestre e si estendono fino a 24.000 km. Poiché il livello di radiazione è più o meno costante, la radiazione in entrata dovrebbe essere approssimativamente uguale alla radiazione in uscita. Altrimenti o si accumulerebbe fino a “cuocere” la Terra, come in un forno, oppure si seccherebbe. In questa occasione, Van Allen scrisse: “Le cinture di radiazione possono essere paragonate a un vaso che perde, che viene costantemente rifornito dal Sole e sfocia nell'atmosfera. Una grande porzione di particelle solari trabocca dal vaso e si riversa fuori, soprattutto nelle zone polari, provocando aurore, tempeste magnetiche e altri fenomeni simili."

La radiazione delle cinture di Van Allen dipende dal vento solare. Inoltre, sembrano focalizzare o concentrare questa radiazione dentro di sé. Ma poiché possono concentrare in sé solo ciò che proviene direttamente dal Sole, resta aperta un'altra domanda: quanta radiazione c'è nel resto del cosmo?

Orbite delle particelle atmosferiche nell'esosfera(dic.academic.ru)

La Luna non ha cinture di Van Allen. Inoltre non ha un'atmosfera protettiva. È aperto a tutti i venti solari. Se durante la spedizione lunare si fosse verificata una forte eruzione solare, un colossale flusso di radiazioni avrebbe incenerito sia le capsule che gli astronauti sulla parte della superficie lunare dove trascorrevano la giornata. Questa radiazione non è solo pericolosa: è mortale!

Nel 1963, gli scienziati sovietici dissero al famoso astronomo britannico Bernard Lovell che non conoscevano un modo per proteggere i cosmonauti dalle impatto letale radiazione cosmica. Ciò significava che anche i gusci metallici con pareti molto più spesse Dispositivi russi non riusciva a sopportare le radiazioni. Come potrebbe il metallo più sottile (quasi come un foglio) utilizzato nelle capsule americane proteggere gli astronauti? La NASA sapeva che era impossibile. Le scimmie spaziali morirono meno di 10 giorni dopo il ritorno, ma la NASA non ci ha mai rivelato la vera causa della loro scomparsa.

Scimmia-astronauta (archivio RGANT)

La maggior parte delle persone, anche quelle esperte di spazio, non sono consapevoli dell'esistenza di radiazioni mortali che ne permeano le distese. Stranamente (o forse solo per ragioni intuibili), nell'American Illustrated Encyclopedia tecnologia spaziale“La frase “radiazione cosmica” non appare nemmeno una volta. E in generale, i ricercatori americani (soprattutto quelli associati alla NASA) evitano questo argomento a un miglio di distanza.

Nel frattempo, Lovell, dopo aver parlato con i colleghi russi che erano ben consapevoli delle radiazioni cosmiche, inviò le informazioni in suo possesso all'amministratore della NASA Hugh Dryden, ma lui le ignorò.

Uno degli astronauti che presumibilmente visitarono la Luna, Collins, menzionò le radiazioni cosmiche solo due volte nel suo libro:

"Almeno la luna era ben oltre cinture terrestri Van Allen, che prefigurava una buona dose di radiazioni per coloro che erano presenti, e una dose fatale per coloro che si attardavano”.

“Pertanto, le fasce di radiazione di Van Allen che circondano la Terra e la possibilità di eruzioni solari richiedono comprensione e preparazione per evitare di esporre l’equipaggio a dosi maggiori di radiazioni”.

Allora cosa significa “comprendere e prepararsi”? Ciò significa che al di là delle cinture di Van Allen, il resto dello spazio è privo di radiazioni? Oppure la NASA aveva una strategia segreta per ripararsi dai brillamenti solari dopo l'adozione decisione finale sulla spedizione?

La NASA affermò di poter semplicemente prevedere i brillamenti solari, e quindi inviò gli astronauti sulla Luna quando non erano previsti brillamenti e il pericolo di radiazioni per loro era minimo.

Mentre Armstrong e Aldrin lavoravano nello spazio

sulla superficie della luna, Michael Collins

messo in orbita (archivio NASA)

Tuttavia, altri esperti affermano: “È possibile prevedere solo la data approssimativa della futura radiazione massima e la sua densità”.

Il cosmonauta sovietico Leonov uscì finalmente nel 1966. spazio aperto- tuttavia, con una tuta di piombo super pesante. Ma dopo appena tre anni Astronauti americani saltato sulla superficie della Luna, e per niente con tute spaziali super pesanti, ma piuttosto il contrario! Forse nel corso degli anni gli specialisti della NASA sono riusciti a trovare una sorta di materiale ultraleggero che protegga in modo affidabile dalle radiazioni?

Tuttavia i ricercatori scoprono all'improvviso che almeno l'Apollo 10, l'Apollo 11 e l'Apollo 12 sono partiti proprio nei periodi in cui il numero di macchie solari e corrispondente attività solare si stavano avvicinando al massimo. Il massimo teorico generalmente accettato del ciclo solare 20 è durato dal dicembre 1968 al dicembre 1969. Durante questo periodo, le missioni Apollo 8, Apollo 9, Apollo 10, Apollo 11 e Apollo 12 presumibilmente si spostarono oltre la zona di protezione delle cinture di Van Allen ed entrarono nello spazio cislunare.

Ulteriori studi sui grafici mensili hanno mostrato che i singoli brillamenti solari sono un fenomeno casuale, che si verifica spontaneamente nell’arco di un ciclo di 11 anni. Succede anche che nel periodo “basso” del ciclo accada gran numero focolai in un breve periodo di tempo e durante il periodo “alto” - un numero molto piccolo. Ma ciò che è importante è che sia molto forti razzi può verificarsi in qualsiasi momento durante il ciclo.

Durante l'era Apollo, gli astronauti americani trascorsero complessivamente quasi 90 giorni nello spazio. Poiché la radiazione proveniente da eruzioni solari imprevedibili raggiunge la Terra o la Luna in meno di 15 minuti, l’unico modo per proteggersi sarebbe utilizzare contenitori di piombo. Ma se la potenza del razzo era sufficiente per sollevare un peso così extra, allora perché era necessario andare nello spazio in minuscole capsule (letteralmente 0,1 mm di alluminio) ad una pressione di 0,34 atmosfere?

Questo nonostante il fatto che anche un sottile strato di rivestimento protettivo, chiamato “mylar”, secondo l'equipaggio dell'Apollo 11, si rivelò così pesante che dovette essere urgentemente rimosso dal modulo lunare!

Sembra che la NASA abbia selezionato ragazzi speciali per le spedizioni lunari, anche se adattati alle circostanze, fusi non dall'acciaio, ma dal piombo. Il ricercatore americano del problema, Ralph Rene, non era troppo pigro per calcolare quante volte ciascuna delle spedizioni lunari presumibilmente completate avrebbe dovuto essere influenzata dall'attività solare.

A proposito, uno degli autorevoli dipendenti della NASA (illustre fisico, tra l'altro) Bill Modlin, nel suo lavoro "Prospects for Interstellar Travel", ha riferito francamente: "I brillamenti solari possono emettere protoni GeV nello stesso intervallo di energia della maggior parte delle particelle cosmiche, ma molto più intenso. L'aumento della loro energia con l'aumento della radiazione rappresenta un pericolo particolare, poiché i protoni GeV penetrano diversi metri di materiale... I brillamenti solari (o stellari) con emissione di protoni rappresentano un pericolo molto serio che si verifica periodicamente nello spazio interplanetario, che fornisce una radiazione dose di centinaia di migliaia di roentgen in poche ore alla distanza dal Sole alla Terra. Questa dose è letale e milioni di volte superiore a quella consentita. La morte può verificarsi dopo 500 roentgen in un breve periodo di tempo”.

Sì, coraggiosi Ragazzi americani quindi avrebbero dovuto brillare peggio della quarta unità di Chernobyl. “Le particelle cosmiche sono pericolose, provengono da tutte le direzioni e richiedono un minimo di due metri di densa schermatura attorno a qualsiasi organismo vivente”. Ma le capsule spaziali che la NASA dimostra fino ad oggi avevano un diametro di poco più di 4 m. Con lo spessore delle pareti consigliato da Modlin, gli astronauti, anche senza alcuna attrezzatura, non ci sarebbero entrati, per non parlare del fatto che non ci sarebbe stato abbastanza carburante per sollevare tali capsule. Ma, ovviamente, né i vertici della NASA né gli astronauti inviati sulla Luna hanno letto i libri dei loro colleghi e, beatamente inconsapevoli, hanno superato tutte le spine sulla strada verso le stelle.

Tuttavia, forse la NASA ha effettivamente sviluppato per loro una sorta di tute spaziali ultra affidabili, utilizzando materiale ultraleggero (ovviamente molto riservato) che protegge dalle radiazioni? Ma perché non è stato utilizzato altrove, come si dice, per scopi pacifici? Bene, va bene, non volevano aiutare l'URSS con Chernobyl: dopo tutto, la perestrojka non era ancora iniziata. Ma, ad esempio, nel 1979, negli stessi Stati Uniti, si verificò un grave incidente nel reattore della centrale nucleare di Three Mile Island, che portò alla fusione del nocciolo del reattore. Allora perché i liquidatori americani non hanno utilizzato tute spaziali basate sulla tanto pubblicizzata tecnologia della NASA, costate non meno di 7 milioni di dollari, per eliminare questa mina nucleare ad azione ritardata sul loro territorio?

Un concetto come la radiazione solare è diventato noto molto tempo fa. Come hanno dimostrato numerosi studi, non sempre è responsabile dell’aumento del livello di ionizzazione dell’aria.

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Radiazione cosmica: verità o mito?

I raggi cosmici sono radiazioni che appaiono durante l'esplosione di una supernova, nonché come conseguenza delle reazioni termonucleari nel Sole. La diversa natura della provenienza dei raggi influisce anche sulle loro caratteristiche fondamentali. I raggi cosmici che penetrano dallo spazio al di fuori del nostro sistema solare possono essere divisi in due tipi: galattici e intergalattici. Quest'ultima specie rimane la meno studiata, poiché la concentrazione della radiazione primaria in essa è minima. Questo è significato speciale la radiazione intergalattica no, poiché è completamente neutralizzata nella nostra atmosfera.

Sfortunatamente, si può dire poco sui raggi che ci sono arrivati ​​dalla nostra galassia chiamata via Lattea. Nonostante le sue dimensioni superino i 10.000 anni luce, qualsiasi cambiamento nel campo di radiazione a un'estremità della galassia si riverberà immediatamente all'altra.

I pericoli delle radiazioni dallo spazio

La radiazione cosmica diretta è distruttiva per un organismo vivente, quindi la sua influenza è estremamente pericolosa per l'uomo. Fortunatamente, la nostra Terra è protetta in modo affidabile da questi alieni spaziali da una densa cupola atmosferica. Serve come un'eccellente protezione per tutta la vita sulla terra, poiché neutralizza la radiazione cosmica diretta. Ma non completamente. Quando entra in collisione con l'aria, si rompe in particelle più piccole di radiazioni ionizzanti, ognuna delle quali entra in una reazione individuale con i suoi atomi. Pertanto, la radiazione ad alta energia proveniente dallo spazio viene indebolita e forma radiazione secondaria. Allo stesso tempo, perde la sua letalità: il livello di radiazione diventa approssimativamente lo stesso dei raggi X. Ma non allarmarti: questa radiazione scompare completamente mentre attraversa l’atmosfera terrestre. Qualunque siano le fonti dei raggi cosmici e qualunque sia il loro potere, il pericolo per una persona che si trova sulla superficie del nostro pianeta è minimo. Può solo causare danni tangibili agli astronauti. Sono esposti alla radiazione cosmica diretta, poiché non hanno protezione naturale sotto forma di atmosfera.

L'energia rilasciata dai raggi cosmici influisce principalmente sul campo magnetico terrestre. Le particelle ionizzanti cariche lo bombardano letteralmente e diventano la causa del fenomeno atmosferico più bello: . Ma non è tutto: le particelle radioattive, per la loro natura, possono causare malfunzionamenti in vari dispositivi elettronici. E se nel secolo scorso questo non causava grandi disagi, ai nostri giorni è un problema molto serio, poiché gli aspetti più importanti della vita moderna sono legati all’elettricità.

Anche gli esseri umani sono sensibili a questi visitatori dallo spazio, sebbene il meccanismo d’azione dei raggi cosmici sia molto specifico. Le particelle ionizzate (cioè la radiazione secondaria) influenzano il campo magnetico terrestre, provocando tempeste nell'atmosfera. Tutti sanno che il corpo umano è costituito da acqua, che è molto sensibile alle vibrazioni magnetiche. Pertanto, le radiazioni cosmiche colpiscono il sistema cardiovascolare e causano problemi di salute nelle persone sensibili agli agenti atmosferici. Questo è, ovviamente, spiacevole, ma non fatale.

Cosa protegge la Terra dalle radiazioni solari?

Il Sole è una stella, nelle profondità della quale avvengono costantemente varie reazioni termonucleari, accompagnate da forti emissioni di energia. Queste particelle cariche si chiamano vento solare e hanno una forte influenza sulla nostra Terra, o meglio sul suo campo magnetico. È con esso che interagiscono le particelle ionizzate, che costituiscono la base del vento solare.

Secondo le ultime ricerche condotte da scienziati di tutto il mondo, il guscio plasmatico del nostro pianeta svolge un ruolo speciale nel neutralizzare il vento solare. Ciò accade come segue: la radiazione solare si scontra con il campo magnetico terrestre e viene dispersa. Quando ce n'è troppo, il guscio di plasma subisce il colpo e si verifica un processo di interazione simile a un cortocircuito. La conseguenza di tale lotta potrebbe essere una rottura dello scudo protettivo. Ma la natura ha previsto anche questo: flussi di plasma freddo salgono dalla superficie della Terra e si precipitano in luoghi con protezione indebolita. Pertanto, il campo magnetico del nostro pianeta riflette l'impatto dello spazio.

Ma vale la pena sottolineare il fatto che la radiazione solare, a differenza della radiazione cosmica, raggiunge ancora la Terra. Allo stesso tempo, non dovresti preoccuparti invano, perché in sostanza questa è l'energia del Sole, che dovrebbe cadere sulla superficie del nostro pianeta in uno stato disperso. Pertanto, riscalda la superficie terrestre e aiuta a sviluppare la vita su di essa. Pertanto, vale la pena distinguere chiaramente tra i diversi tipi di radiazioni, perché alcuni di essi non solo non ne hanno impatto negativo, ma anche necessario per il normale funzionamento degli organismi viventi.

Tuttavia, sulla Terra non tutte le sostanze sono ugualmente vulnerabili radiazione solare. Ci sono superfici che lo assorbono più di altre. Si tratta, di regola, di superfici sottostanti con un livello minimo di albedo (la capacità di riflettere la radiazione solare): terra, foresta, sabbia.

Quindi, la temperatura sulla superficie terrestre, così come la durata ore diurne dipende direttamente da quanta radiazione solare viene assorbita dall'atmosfera. Vorrei dire che la maggior parte dell'energia raggiunge ancora la superficie del nostro pianeta, perché il guscio d'aria della Terra funge da barriera solo per i raggi dello spettro infrarosso. Ma i raggi UV vengono neutralizzati solo parzialmente, il che porta ad alcuni problemi pelle nelle persone e negli animali.

L'influenza della radiazione solare sul corpo umano

Quando esposti ai raggi dello spettro infrarosso della radiazione solare, si manifesta chiaramente un effetto termico. Promuove la vasodilatazione, la stimolazione del sistema cardiovascolare e attiva la respirazione cutanea. Di conseguenza, i principali sistemi del corpo si rilassano e aumenta la produzione di endorfine (ormoni della felicità), che hanno un effetto analgesico e antinfiammatorio. Il calore influisce anche sui processi metabolici, attivando il metabolismo.

La radiazione luminosa proveniente dalla radiazione solare ha un effetto fotochimico significativo, che si attiva processi importanti nei tessuti. Questo tipo di radiazione solare consente a una persona di utilizzarne una delle più sistemi importanti tocco del mondo esterno - visione. Sono questi quanti che dovremmo essere grati per il fatto che vediamo tutto a colori.

Importanti fattori d'influenza

La radiazione solare dello spettro infrarosso stimola anche l’attività cerebrale ed è responsabile della salute mentale umana. È anche importante che questo particolare tipo di energia solare influisca sui nostri ritmi biologici, cioè sulle fasi di attività attiva e di sonno.

Senza particelle di luce, molti processi vitali sarebbero a rischio, il che potrebbe portare allo sviluppo di varie malattie, tra cui l’insonnia e la depressione. Inoltre, con un contatto minimo con la radiazione solare, la capacità lavorativa di una persona è significativamente ridotta e la maggior parte dei processi nel corpo rallenta.

Le radiazioni UV sono molto utili per il nostro organismo, poiché attivano anche processi immunologici, cioè stimolano le difese dell'organismo. È necessario anche per la produzione del porfirite, un analogo della clorofilla vegetale presente nella nostra pelle. Tuttavia, i raggi UV in eccesso possono causare ustioni, quindi è molto importante sapere come proteggersi adeguatamente durante i periodi di massima attività solare.

Come puoi vedere, i benefici delle radiazioni solari per il nostro organismo sono innegabili. Molte persone sono molto preoccupate se il cibo assorbe questo tipo di radiazioni e se è pericoloso mangiare cibi contaminati. Ripeto: l'energia solare non ha nulla a che fare con la radiazione cosmica o atomica, il che significa che non c'è bisogno di averne paura. E sarebbe inutile evitarlo... Nessuno ha ancora cercato una via di fuga dal Sole.

Lo spazio è radioattivo. È semplicemente impossibile nascondersi dalle radiazioni. Immagina di stare nel mezzo tempesta di sabbia, e un vortice di piccoli ciottoli turbina costantemente attorno a te, ferendoti la pelle. Ecco come appare la radiazione cosmica. E questa radiazione provoca danni considerevoli. Ma il problema è che, a differenza dei ciottoli e dei pezzi di terra, le radiazioni ionizzanti non rimbalzano sulla carne umana. La attraversa come una palla di cannone attraversa un edificio. E questa radiazione provoca danni considerevoli.

La settimana scorsa, gli scienziati del Medical Center dell'Università di Rochester hanno pubblicato uno studio che dimostra che l'esposizione a lungo termine alle radiazioni galattiche, a cui gli astronauti potrebbero essere esposti su Marte, può aumentare il rischio di malattia di Alzheimer.

Leggere i resoconti dei media su questo studio mi ha incuriosito. Mandiamo persone nello spazio da più di mezzo secolo. Abbiamo l'opportunità di seguire un'intera generazione di astronauti: come queste persone invecchiano e muoiono. E monitoriamo costantemente lo stato di salute di chi oggi vola nello spazio. Lavori scientifici, come quelli condotti presso l'Università di Rochester, vengono condotti su animali da laboratorio come topi e ratti. Sono progettati per aiutarci a prepararci per il futuro. Ma cosa sappiamo del passato? Le radiazioni hanno colpito le persone che sono già state nello spazio? Come influisce ciò su coloro che sono in orbita in questo momento?

C’è una differenza fondamentale tra gli astronauti di oggi e gli astronauti del futuro. La differenza è la Terra stessa.

La radiazione cosmica galattica, a volte chiamata radiazione cosmica, è ciò che causa la maggiore preoccupazione tra i ricercatori. È costituito da particelle e frammenti di atomi che potrebbero essere stati creati a seguito della formazione di una supernova. La maggior parte di questa radiazione, circa il 90%, è costituita da protoni strappati agli atomi di idrogeno. Queste particelle volano attraverso la galassia quasi alla velocità della luce.

E poi colpiscono la Terra. Il nostro pianeta ha un paio di meccanismi di difesa che ci proteggono dagli effetti delle radiazioni cosmiche. Innanzitutto, il campo magnetico terrestre respinge alcune particelle e ne blocca completamente altre. Le particelle che hanno superato questa barriera iniziano a scontrarsi con gli atomi nella nostra atmosfera.

Se lanci una grande torre Lego giù dalle scale, si romperà in piccoli pezzi che voleranno via ad ogni nuovo passo. Più o meno la stessa cosa accade nella nostra atmosfera e con le radiazioni galattiche. Le particelle entrano in collisione con gli atomi e si dividono per formare nuove particelle. Queste nuove particelle colpiscono nuovamente qualcosa e di nuovo si disintegrano. Ad ogni passo che fanno, perdono energia. Le particelle rallentano e gradualmente si indeboliscono. Quando si “fermano” sulla superficie della Terra, non hanno più la potente riserva di energia galattica che possedevano prima. Questa radiazione è molto meno pericolosa. Un piccolo pezzo Lego colpisce molto più debole di una torre assemblata da loro.

Tutti gli astronauti che abbiamo inviato nello spazio hanno beneficiato delle barriere protettive della Terra in molti modi, almeno in parte. Me ne ha parlato Francesco Cucinotta. È il direttore scientifico del programma della NASA per studiare gli effetti delle radiazioni sugli esseri umani. Questo è esattamente la persona che può dirti quanto siano dannose le radiazioni per gli astronauti. Secondo lui, ad eccezione dei voli Apollo sulla Luna, l'uomo è presente nello spazio sotto l'influenza del campo magnetico terrestre. Internazionale stazione spaziale, ad esempio, si trova al di sopra dell'atmosfera, ma ancora nel profondo del primo scaglione di difesa. I nostri astronauti non sono completamente esposti alle radiazioni cosmiche.

Inoltre, sono sotto tale influenza per un tempo abbastanza breve. Il volo più lungo nello spazio è durato poco più di un anno. E questo è importante perché il danno derivante dalle radiazioni ha un effetto cumulativo. Rischi molto meno quando trascorri sei mesi sulla ISS rispetto a quando intraprendi un viaggio pluriennale (ancora teorico) su Marte.

Ma ciò che è interessante e abbastanza allarmante, mi ha detto Cucinotta, è che anche con tutti questi meccanismi di protezione in atto, vediamo che le radiazioni hanno un impatto negativo sugli astronauti.

Una cosa molto spiacevole è la cataratta: cambiamenti nel cristallino dell'occhio che causano annebbiamento. Poiché attraverso il cristallino opaco entra meno luce, le persone affette da cataratta vedono peggio. Nel 2001, Cucinotta e i suoi colleghi hanno esaminato i dati di uno studio in corso sulla salute degli astronauti e sono giunti alla seguente conclusione. Gli astronauti esposti a una dose maggiore di radiazioni (perché hanno volato più volte nello spazio o a causa della natura delle loro missioni*) avevano maggiori probabilità di sviluppare cataratta rispetto a quelli che avevano ricevuto una dose inferiore di radiazioni.

Sicuramente c'è anche aumento del pericolo cancro, anche se è difficile analizzare questo pericolo in modo quantitativo e accurato. Il fatto è che non disponiamo di dati epidemiologici sul tipo di radiazioni a cui sono esposti gli astronauti. Conosciamo il numero di casi di cancro dopo il bombardamento atomico di Hiroshima e Nagasaki, ma questa radiazione non è paragonabile alla radiazione galattica. In particolare, Cucinotta è più preoccupato per gli ioni delle particelle ad alta frequenza: particelle ad alto contenuto atomico e ad alta energia.

Queste sono particelle molto pesanti e si muovono molto velocemente. Sulla superficie della Terra non ne avvertiamo gli effetti. Vengono vagliati, rallentati e fatti a pezzi meccanismi di difesa del nostro pianeta. Tuttavia, gli ioni ad alta frequenza possono causare danni maggiori e più diversificati rispetto alle radiazioni con cui i radiologi hanno familiarità. Lo sappiamo perché gli scienziati confrontano i campioni di sangue degli astronauti prima e dopo il volo spaziale.

Cucinotta lo chiama controllo pre-volo. Gli scienziati prelevano un campione di sangue da un astronauta prima di andare in orbita. Quando un astronauta è nello spazio, gli scienziati dividono il sangue prelevato in parti e lo espongono a vari gradi di radiazioni gamma. Questo è come le radiazioni nocive che a volte incontriamo sulla Terra. Quindi, quando l'astronauta ritorna, confrontano questi campioni di sangue sottoposti a raggi gamma con ciò che gli è realmente accaduto nello spazio. "Stiamo osservando differenze da due a tre volte superiori tra i diversi astronauti", mi ha detto Cucinotta.

Anche se i voli interplanetari fossero una realtà, gli scienziati affermano sempre più spesso che il corpo umano è puramente punto biologico Sempre più pericoli attendono la nostra visione. Gli esperti definiscono le radiazioni cosmiche forti uno dei pericoli principali. Su altri pianeti, ad esempio su Marte, questa radiazione sarà tale da accelerare notevolmente l'insorgenza della malattia di Alzheimer.

"Le radiazioni cosmiche rappresentano una minaccia molto significativa per i futuri astronauti. La possibilità che l'esposizione alle radiazioni cosmiche possa portare a problemi di salute come il cancro è stata riconosciuta da tempo", afferma Kerry O'Banion, medico di neuroscienze presso l'Università di Washington. Centro medico presso l'Università di Rochester. "I nostri esperimenti hanno anche stabilito in modo affidabile che le radiazioni forti provocano anche un'accelerazione dei cambiamenti nel cervello associati alla malattia di Alzheimer."

Secondo gli scienziati, tutto spazio esterno letteralmente permeato di radiazioni, mentre la spessa atmosfera terrestre protegge il nostro pianeta da esse. I partecipanti ai voli a breve termine verso la ISS possono già avvertire gli effetti delle radiazioni, anche se formalmente si trovano in orbita bassa, dove la cupola protettiva della gravità terrestre è ancora operativa. La radiazione è particolarmente attiva in quei momenti in cui si verificano brillamenti sul Sole con conseguenti emissioni di particelle di radiazioni.

Gli scienziati affermano che la NASA sta già lavorando a stretto contatto su vari approcci legati alla protezione degli esseri umani dalle radiazioni spaziali. L’agenzia spaziale ha iniziato a finanziare la “ricerca sulle radiazioni” 25 anni fa. Attualmente, una parte significativa delle iniziative in questo settore è legata alla ricerca su come proteggere i futuri marsonauti dalle forti radiazioni sul Pianeta Rosso, dove non esiste una cupola atmosferica come sulla Terra.

Gli esperti affermano già con un'altissima probabilità che le radiazioni marziane provocano il cancro. Ci sono quantità ancora maggiori di radiazioni vicino agli asteroidi. Ricordiamo che la NASA pianifica una missione su un asteroide con la partecipazione umana per il 2021 e su Marte entro il 2035. Un viaggio su Marte e ritorno, con un po’ di tempo trascorso lì, potrebbe durare circa tre anni.

Come ha affermato la NASA, è ormai dimostrato che le radiazioni cosmiche provocano, oltre al cancro, anche malattie sistema cardiovascolare, muscolo-scheletrico ed endocrino. Ora gli esperti di Rochester hanno identificato un altro vettore di pericolo: la ricerca ha scoperto che alte dosi di radiazioni cosmiche provocano malattie associate alla neurodegenerazione, in particolare attivano processi che contribuiscono allo sviluppo del morbo di Alzheimer. Gli esperti hanno anche studiato come le radiazioni cosmiche influenzano il sistema nervoso centrale umano.

Sulla base di esperimenti, gli esperti hanno stabilito che le particelle radioattive nello spazio hanno nella loro struttura nuclei di atomi di ferro, che hanno una fenomenale capacità di penetrazione. Ecco perché è sorprendentemente difficile difendersi da loro.

Sulla Terra, i ricercatori hanno simulato la radiazione cosmica presso il laboratorio nazionale americano Brookhaven a Long Island, dove si trova uno speciale acceleratore particelle elementari. Attraverso esperimenti, i ricercatori hanno determinato l’intervallo di tempo durante il quale la malattia si manifesta e progredisce. Tuttavia, finora i ricercatori hanno condotto esperimenti su topi da laboratorio, esponendoli a dosi di radiazioni paragonabili a quelle che le persone riceverebbero durante un volo su Marte. Dopo gli esperimenti, quasi tutti i topi hanno sofferto di disturbi nel funzionamento del sistema cognitivo del cervello. Sono stati inoltre rilevati disturbi nel funzionamento del sistema cardiovascolare. Nel cervello sono stati identificati focolai di accumulo di beta-amiloide, una proteina che è un sicuro segno dell'imminente malattia di Alzheimer.

Gli scienziati affermano di non sapere ancora come combattere le radiazioni spaziali, ma sono fiduciosi che le radiazioni siano un fattore che merita la massima attenzione quando si pianificano i futuri voli spaziali.