Mennyire veszélyes a kozmikus sugárzás az emberre?

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

A Föld minden élőlény egyedülálló bölcsője. Légköre és mágneses tere védve nem gondolhatunk sugárzási veszélyekre, kivéve azokat, amelyeket saját kezünkkel hozunk létre. Azonban minden űrkutatási projekt – közel és távol – változatlanul a sugárbiztonság problémájával ütközik. A tér ellenséges az élettel. Ott nem számítanak ránk.

A Nemzetközi Űrállomás pályáját többször is megemelték, jelenleg a magassága meghaladja a 400 km-t. Ezt azért tették, hogy a repülő laboratóriumot elmozdítsák a légkör sűrű rétegeitől, ahol a gázmolekulák még mindig érezhetően lassítják a repülést, és az állomás veszít a magasságból. Hogy ne korrigáljuk túl gyakran a pályát, jó lenne még magasabbra emelni az állomást, de ezt nem lehet megtenni. Az alsó (proton) sugárzási öv a Földtől körülbelül 500 km-re kezdődik. Egy hosszú repülés bármelyik sugárzónán belül (és kettő van belőle) katasztrofális lesz a legénység számára.

Űrhajós-likvidátor

Ennek ellenére nem mondható el, hogy azon a magasságon, amelyen az ISS jelenleg repül, ne lenne sugárbiztonsági probléma. Először is, az Atlanti-óceán déli részén van egy úgynevezett brazil vagy dél-atlanti mágneses anomália. Itt úgy tűnik, hogy a Föld mágneses tere megereszkedik, és ezzel együtt az alsó sugárzási öv is közelebb kerül a felszínhez. És az ISS még mindig érinti, ezen a területen repül.

Másodszor, az embert az űrben fenyegeti a galaktikus sugárzás – szupernóva-robbanások vagy pulzárok, kvazárok és más rendellenes csillagtestek tevékenysége által generált, minden irányból és óriási sebességgel rohanó töltött részecskék áradata. E részecskék egy részét a Föld mágneses tere visszatartja (ami a sugárzási sávok kialakulásának egyik tényezője), míg a másik rész energiát veszít a légkörben lévő gázmolekulákkal való ütközések során.

Valami eléri a Föld felszínét, így bolygónkon abszolút mindenhol jelen van egy kis radioaktív háttér. Évente átlagosan 1 millisievert (mSv) dózist kap a Földön élő ember, aki nem foglalkozik sugárforrásokkal. Egy űrhajós az ISS-en 0,5–0,7 mSv-t keres. Napi!

Sugárzó övek

A Föld sugárzási övei a magnetoszféra azon részei, amelyekben nagy energiájú töltött részecskék halmozódnak fel. A belső öv főleg protonokból, a külső elektronokból áll. 2012-ben egy másik övet fedezett fel a NASA műhold, amely a két ismert között található.

"Érdekes összehasonlítást lehet tenni" - mondja Vjacseszlav Shurshakov, az Orosz Tudományos Akadémia Orvosbiológiai Problémái Intézetének űrhajósok sugárbiztonsági osztályának vezetője, a fizikai és matematikai tudományok kandidátusa. - Az atomerőműben dolgozó alkalmazottak megengedett éves dózisa 20 mSv - 20-szor több, mint amit egy átlagos ember kap. A katasztrófaelhárítási szakemberek, ezek a speciálisan képzett személyek számára a maximális éves dózis 200 mSv. Ez már 200-szor több, mint a szokásos adag, és gyakorlatilag ugyanannyit kap egy űrhajós, aki egy éve dolgozott az ISS-en."

Jelenleg az orvostudomány megállapított egy maximális dózishatárt, amelyet az ember élete során nem léphet túl a súlyos egészségügyi problémák elkerülése érdekében. Ez 1000 mSv vagy 1 Sv. Így még egy atomerőmű-alkalmazott is a maga normáival ötven évig nyugodtan dolgozhat anélkül, hogy bármitől is aggódna.

Az űrhajós viszont mindössze öt éven belül kimeríti korlátját. De még ha négy évet is repült, és megszerezte a törvényes 800 mSv-t, aligha engedik fel új, egyéves időtartamú járatra, mert fennáll a határátlépés veszélye.

„A sugárzás veszélyének másik tényezője az űrben – magyarázza Vjacseszlav Shurshakov – a Nap tevékenysége, különösen az úgynevezett protonkibocsátás. A kilökődés pillanatában, rövid időn belül, az ISS űrhajósa további 30 mSv-t kaphat. Jó, hogy a szoláris proton események ritkán fordulnak elő - 1-2 alkalommal egy 11 éves naptevékenységi ciklusban. Rossz, hogy ezek a folyamatok sztochasztikusan, véletlenszerű sorrendben mennek végbe, és nehezen előre jelezhetők.

Nem emlékszem olyanra, hogy tudományunk előre figyelmeztetett volna minket a közelgő szabadulásra. Ez általában nem így van. Az ISS doziméterei hirtelen növekedést mutatnak a háttérben, hívjuk a Nap szakértőit, és megerősítést kapunk: igen, csillagunk rendellenes tevékenysége van. Az ilyen hirtelen szoláris proton események miatt sosem tudjuk pontosan, hogy az űrhajós mekkora adagot visz magával a repülésből."

Őrült részecskék

A Marsra készülő legénység sugárzási problémái már a Földön kezdődnek. A 100 tonna vagy annál nagyobb tömegű hajót hosszú ideig gyorsítani kell az alacsony föld körüli pályán, és ennek a pályának egy része a sugárzási öveken belül halad át. Ezek már nem órák, hanem napok és hetek. Továbbá - túllépve a magnetoszférán és a galaktikus sugárzáson az eredeti formájában, sok nehéz töltött részecske, amelyek hatása a Föld mágneses mezejének „ernyője” alatt alig érezhető.

„A probléma az – mondja Vjacseszlav Shurshakov –, hogy a részecskéknek az emberi test kritikus szerveire (például az idegrendszerre) gyakorolt hatását ma még keveset tanulmányozták. Talán a sugárzás hatására az űrhajós elveszti a memóriáját, rendellenes viselkedési reakciókat és agressziót okoz. És nagyon valószínű, hogy ezek a hatások nem dózisfüggőek. Amíg elég adat nem halmozódik fel a Föld mágneses mezején kívüli élő szervezetek létezéséről, nagyon kockázatos hosszú űrexpedíciókra indulni.

Amikor a sugárbiztonsági szakértők azt javasolják, hogy az űrjárművek tervezői növeljék a biológiai biztonságot, egy meglehetősen racionálisnak tűnő kérdésre válaszolnak: „Mi a probléma? Meghalt valamelyik űrhajós sugárbetegségben? Sajnos a fedélzeten kapott sugárdózisok nem is a jövő csillaghajói, hanem a szokásos ISS, bár beleférnek a szabványokba, egyáltalán nem veszélytelenek.

A szovjet űrhajósok valamiért soha nem panaszkodtak látásukra – láthatóan féltették a karrierjüket, de az amerikai adatok egyértelműen azt mutatják, hogy a kozmikus sugárzás növeli a szürkehályog és a lencse homályosságának kockázatát. Az űrhajósok vérvizsgálata minden űrrepülés után a limfociták kromoszóma-rendellenességeinek növekedését mutatja, ami az orvostudományban daganatmarkernek számít. Általánosságban arra a következtetésre jutottak, hogy 1 Sv megengedhető dózis egy életen át történő befogadása átlagosan három évvel lerövidíti az életet.

Holdkockázatok

A "hold-összeesküvés" támogatóinak egyik "erős" érve az az állítás, hogy a sugárzási övek átlépése és a Holdon való tartózkodás, ahol nincs mágneses tér, az űrhajósok sugárbetegség miatti elkerülhetetlen halálát okozná. Az amerikai űrhajósoknak valóban át kellett kelniük a Föld sugárzási övein – proton és elektronikus. De ez csak néhány óráig történt, és az Apollo-legénység által a küldetések során kapott dózisok jelentősnek bizonyultak, de összehasonlíthatóak az ISS régi emberei által kapott adagokkal. „Természetesen az amerikaiaknak szerencséjük volt – mondja Vjacseszlav Shurshakov –, végül is egyetlen napproton esemény sem történt repüléseik során. Ha ez megtörténne, az űrhajósok szubletális dózisokat kapnának - nem 30 mSv-t, hanem 3 Sv-t.

Nedvesítse meg törölközőit

„Mi, a sugárbiztonság területén dolgozó szakemberek – mondja Vjacseszlav Shurshakov – ragaszkodunk a legénység védelmének megerősítéséhez. Például az ISS-en a legsebezhetőbbek a kozmonauták kabinjai, ahol pihennek. Ott nincs többlettömeg, és csak egy több milliméter vastag fémfal választja el az embert a világűrtől. Ha ezt a gátat a radiológiában elfogadott vízegyenértékre csökkentjük, akkor ez csak 1 cm víz.

Összehasonlításképpen: a Föld légköre, amely alatt elbújunk a sugárzás elől, 10 m víznek felel meg. Nemrég javasoltuk az űrhajósok kabinjának védelmét egy további, vízzel átitatott törülközővel és szalvétával, ami nagymértékben csökkentené a sugárzás hatásait. Gyógyszereket fejlesztenek a sugárzás elleni védelem érdekében, bár ezeket még nem használják az ISS-en.

Talán a jövőben az orvostudomány és a géntechnológia módszereivel sikerül javítani az emberi szervezeten, hogy kritikus szervei jobban ellenálljanak a sugárzási tényezőknek. De mindenesetre, anélkül, hogy a tudomány különös figyelmet fordítana erre a problémára, el lehet felejteni a hosszú távú űrrepüléseket."