ما مدى خطورة الإشعاع الكوني على البشر؟

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

الأرض مهد فريد لجميع الكائنات الحية. محميًا بغلافها الجوي ومجالها المغناطيسي ، لا يمكننا التفكير في التهديدات الإشعاعية ، باستثناء تلك التي نصنعها بأيدينا. ومع ذلك ، فإن جميع مشاريع استكشاف الفضاء - القريب والبعيد - تصطدم دائمًا بمشكلة الأمان الإشعاعي. الفضاء معاد للحياة. نحن لا نتوقع هناك.

تم رفع مدار محطة الفضاء الدولية عدة مرات ، ويبلغ ارتفاعها الآن أكثر من 400 كيلومتر. تم القيام بذلك من أجل إبعاد المختبر الطائر عن طبقات الغلاف الجوي الكثيفة ، حيث لا تزال جزيئات الغاز تبطئ بشكل ملحوظ الرحلة وتفقد المحطة ارتفاعها. لكي لا يتم تصحيح المدار كثيرًا ، سيكون من الجيد رفع المحطة إلى أعلى ، لكن هذا لا يمكن القيام به. يبدأ الحزام الإشعاعي السفلي (البروتون) على بعد حوالي 500 كيلومتر من الأرض. رحلة طويلة داخل أي من الأحزمة الإشعاعية (وهناك اثنان منهم) ستكون كارثية بالنسبة للأطقم.

رائد فضاء - مصفي

ومع ذلك ، لا يمكن القول أنه لا توجد مشكلة تتعلق بالسلامة الإشعاعية على الارتفاع الذي تحلق عليه محطة الفضاء الدولية حاليًا. أولاً ، يوجد في جنوب المحيط الأطلسي ما يسمى بالشذوذ المغناطيسي البرازيلي أو جنوب المحيط الأطلسي. هنا ، يبدو أن المجال المغناطيسي للأرض يتراجع ، ومعه ، يتضح أن الحزام الإشعاعي السفلي أقرب إلى السطح. ولا تزال محطة الفضاء الدولية تلمسها ، وهي تطير في هذه المنطقة.

ثانيًا ، يتعرض الإنسان في الفضاء للتهديد من الإشعاع المجري - تيار من الجسيمات المشحونة يندفع من جميع الاتجاهات وبسرعة هائلة ، ناتجة عن انفجارات المستعر الأعظم أو نشاط النجوم النابضة والكوازارات والأجرام النجمية الشاذة الأخرى. يتم الاحتفاظ ببعض هذه الجسيمات بواسطة المجال المغناطيسي للأرض (وهو أحد العوامل في تكوين أحزمة الإشعاع) ، بينما يفقد الجزء الآخر الطاقة في تصادم جزيئات الغاز في الغلاف الجوي.

يصل شيء ما إلى سطح الأرض ، بحيث توجد خلفية مشعة صغيرة على كوكبنا في كل مكان تمامًا. في المتوسط ، يتلقى الشخص الذي يعيش على الأرض ولا يتعامل مع مصادر الإشعاع جرعة مقدارها 1 مللي سيفرت (ملي سيفرت) سنويًا. يكسب رائد الفضاء في محطة الفضاء الدولية 0.5 - 0.7 ملي سيفرت. اليومي!

أحزمة الإشعاع

الأحزمة الإشعاعية للأرض هي مناطق من الغلاف المغناطيسي تتراكم فيها الجسيمات المشحونة عالية الطاقة. يتكون الحزام الداخلي بشكل أساسي من البروتونات ، ويتكون الحزام الخارجي من الإلكترونات. في عام 2012 ، اكتشف القمر الصناعي التابع لناسا حزامًا آخر يقع بين الحزامين المعروفين.

يقول فياتشيسلاف شورشاكوف ، رئيس قسم السلامة الإشعاعية لرواد الفضاء في معهد المشكلات الطبية الحيوية التابع لأكاديمية العلوم الروسية ، مرشح العلوم الفيزيائية والرياضية: "يمكن إجراء مقارنة مثيرة للاهتمام". - تعتبر الجرعة السنوية المسموح بها للموظف في محطة الطاقة النووية 20 ملي سيفرت - 20 مرة أكثر مما يحصل عليه الشخص العادي. بالنسبة لأخصائيي الاستجابة للطوارئ ، هؤلاء الأشخاص المدربين تدريباً خاصاً ، تبلغ الجرعة السنوية القصوى 200 ملي سيفرت. هذا هو بالفعل 200 مرة أكثر من الجرعة المعتادة و … عمليا نفس المقدار الذي يحصل عليه رائد الفضاء الذي عمل في محطة الفضاء الدولية لمدة عام ".

حاليًا ، حدد الطب حدًا أقصى للجرعة ، والذي لا يمكن تجاوزه خلال حياة الشخص لتجنب مشاكل صحية خطيرة. هذا هو 1000 ملي سيفرت ، أو 1 سيفرت. وبالتالي ، حتى موظف NPP بمعاييره يمكنه العمل بهدوء لمدة خمسين عامًا دون القلق بشأن أي شيء.

من ناحية أخرى ، سوف يستنفد رائد الفضاء حدوده في غضون خمس سنوات فقط.ولكن ، حتى بعد أن طار لمدة أربع سنوات وحصل على 800 ملي سيفرت قانونيًا ، فلن يُسمح له برحلة جديدة مدتها عام واحد ، لأنه سيكون هناك تهديد بتجاوز الحد المسموح به.

يشرح فياتشيسلاف شورشاكوف عاملًا آخر لخطر الإشعاع في الفضاء ، وهو نشاط الشمس ، وخاصة ما يسمى بانبعاثات البروتون. في لحظة الطرد ، في وقت قصير ، يمكن لرائد فضاء على محطة الفضاء الدولية أن يتلقى 30 ملي سيفرت إضافية. من الجيد أن أحداث البروتون الشمسي نادرًا ما تحدث - 1-2 مرة في دورة نشاط شمسي مدتها 11 عامًا. إنه لأمر سيء أن تحدث هذه العمليات عشوائياً ، بترتيب عشوائي ، ويصعب التنبؤ بها.

لا أتذكر أن علمنا قد حذرنا مسبقًا من الإفراج الوشيك. هذه هي عادة ليست القضية. تظهر مقاييس الجرعات على محطة الفضاء الدولية فجأة زيادة في الخلفية ، ونحن ندعو المتخصصين في الشمس ونتلقى تأكيدًا: نعم ، هناك نشاط غير طبيعي لنجمنا. وبسبب مثل هذه الأحداث المفاجئة للبروتونات الشمسية ، فإننا لا نعرف بالضبط الجرعة التي سيحضرها رائد الفضاء معه من الرحلة.

جسيمات مجنونة

ستبدأ مشاكل الإشعاع التي تواجه الأطقم المتجهة إلى المريخ في وقت مبكر مثل الأرض. يجب تسريع السفينة التي تزن 100 طن أو أكثر لفترة طويلة في مدار أرضي منخفض ، وسيمر جزء من هذا المسار داخل أحزمة الإشعاع. لم تعد هذه ساعات ، بل أيام وأسابيع. علاوة على ذلك - تجاوز الغلاف المغناطيسي والإشعاع المجري في شكله الأصلي ، العديد من الجسيمات الثقيلة المشحونة ، والتي يكون تأثيرها تحت "مظلة" المجال المغناطيسي للأرض ضئيلًا.

يقول فياتشيسلاف شورشاكوف: "تكمن المشكلة في أن تأثير الجسيمات على الأعضاء الحيوية في جسم الإنسان (على سبيل المثال ، الجهاز العصبي) لم يدرس كثيرًا اليوم. ربما يتسبب الإشعاع في فقدان رائد الفضاء للذاكرة ، ويسبب ردود فعل سلوكية غير طبيعية وعدوانية. ومن المحتمل جدًا ألا تكون هذه التأثيرات مرتبطة بالجرعة. إلى أن يتم تجميع بيانات كافية عن وجود كائنات حية خارج المجال المغناطيسي للأرض ، فمن الخطورة للغاية القيام برحلات استكشافية طويلة في الفضاء ".

عندما اقترح خبراء السلامة الإشعاعية أن مصممي المركبات الفضائية يزيدون من الأمن البيولوجي ، فإنهم يجيبون على سؤال يبدو منطقيًا تمامًا: "ما هي المشكلة؟ هل مات أي من رواد الفضاء بسبب مرض الإشعاع؟ " لسوء الحظ ، فإن الجرعات الإشعاعية التي يتم تلقيها على متن السفن ولا حتى سفن المستقبل ، ولكن محطة الفضاء الدولية المعتادة ، على الرغم من أنها تتناسب مع المعايير ، ليست ضارة على الإطلاق.

لسبب ما ، لم يشتك رواد الفضاء السوفييت أبدًا من بصرهم - على ما يبدو ، كانوا خائفين على حياتهم المهنية ، لكن البيانات الأمريكية تظهر بوضوح أن الإشعاع الكوني يزيد من خطر إعتام عدسة العين وتعتيم العدسة. تظهر اختبارات الدم لرواد الفضاء زيادة في الانحرافات الصبغية في الخلايا الليمفاوية بعد كل رحلة فضائية ، والتي تعتبر علامة الورم في الطب. بشكل عام ، استنتج أن تلقي جرعة مسموح بها من 1 سيفرت خلال العمر يقصر العمر بمقدار ثلاث سنوات في المتوسط.

مخاطر القمر

ومن الحجج "القوية" لمؤيدي "المؤامرة القمرية" التأكيد على أن عبور الأحزمة الإشعاعية والتواجد على القمر ، حيث لا يوجد مجال مغناطيسي ، سيؤدي إلى موت حتمي لرواد الفضاء بسبب مرض الإشعاع. كان على رواد الفضاء الأمريكيين حقًا عبور أحزمة إشعاع الأرض - البروتونات والإلكترونية. لكن هذا حدث لبضع ساعات فقط ، واتضح أن الجرعات التي تلقتها أطقم أبولو خلال المهمات كانت كبيرة ، ولكنها مماثلة لتلك التي تلقاها القدامى في محطة الفضاء الدولية. يقول فياتشيسلاف شورشاكوف: "بالطبع ، كان الأمريكيون محظوظين ، بعد كل شيء ، لم يحدث حدث بروتون شمسي واحد أثناء رحلاتهم. إذا حدث هذا ، فسيحصل رواد الفضاء على جرعات غير مميتة - ليست 30 ملي سيفرت ، ولكن 3 سيفرت.

بلل المناشف

يقول فياتشيسلاف شورشاكوف: نحن ، المتخصصون في مجال السلامة من الإشعاع ، نصر على تعزيز حماية الأطقم. على سبيل المثال ، في محطة الفضاء الدولية ، الأكثر ضعفًا هي كابينة رواد الفضاء ، حيث يستريحون. لا توجد كتلة إضافية هناك ، وفقط جدار معدني بسمك عدة مليمترات يفصل الشخص عن الفضاء الخارجي. إذا قللنا هذا الحاجز إلى المكافئ المائي المقبول في الأشعة ، فهو لا يتجاوز 1 سم من الماء.

للمقارنة: الغلاف الجوي للأرض ، الذي نختبئ تحته من الإشعاع ، يعادل 10 أمتار من الماء. اقترحنا مؤخرًا حماية كابينة رواد الفضاء بطبقة إضافية من المناشف والمناديل المبللة بالماء ، مما يقلل بشكل كبير من تأثيرات الإشعاع. يجري تطوير الأدوية للحماية من الإشعاع ، على الرغم من عدم استخدامها بعد في محطة الفضاء الدولية.

ربما في المستقبل ، وباستخدام أساليب الطب والهندسة الوراثية ، سنتمكن من تحسين جسم الإنسان بحيث تكون أعضائه الحيوية أكثر مقاومة لعوامل الإشعاع. ولكن على أي حال ، بدون الاهتمام الدقيق من جانب العلم بهذه المشكلة ، يمكن للمرء أن ينسى الرحلات الفضائية الطويلة.