В тревожную даль залет

Орбиту Международной космической станции несколько раз поднимали, и сейчас ее высота более 400 км. Это делалось, чтобы увести внеземную лабораторию от плотных слоев атмосферы, где молекулы газов ощутимо тормозят полет и МКС теряет высоту. Чтобы не корректировать орбиту слишком часто, хорошо бы возвысить станцию с запасом, но это недопустимо. Ибо примерно в 500 км от Земли начинается нижний (протонный) радиационный пояс. Длительный полет внутри любого из радиационных поясов (а их два) станет гибельным для экипажей.

И все равно полная радиационная безопасность на МКС не достигнута. Во-первых, в районе Южной Атлантики существует так называемая Бразильская магнитная аномалия. Здесь магнитное поле Земли как бы провисает, а с ним на меньшей высоте располагается и нижний радиационный пояс. И пролетающая станция его все-таки касается в том районе.

Во-вторых, человеку в космосе угрожает галактическое излучение — несущиеся отовсюду разнонаправленные и с высочайшими скоростями потоки заряженных частиц, извергнутые взрывами сверхновых или деятельностью пульсаров, квазаров и других аномальных звездных тел. Какая-то доля этих частиц ухватывается магнитным полем Земли (что является одним из факторов возникновения магнитных поясов), другие теряют энергию в столкновениях с молекулами газов в атмосфере. То есть небольшой радиоактивный фон присутствует на нашей планете абсолютно везде. 

В среднем каждый человек, профессионально далекий от источников радиации, ежегодно получает с неба свою дозу облучения в 1 миллизиверт (мЗв). Космонавт на МКС зарабатывает 0,5-0,7 мЗв. Ежедневно!

Для специалистов по ликвидации аварий, то есть особо подготовленных людей, максимальный индивидуальный набор исчисляется цифрой 200 мЗв — фактически столько же, сколько получает космонавт, отработавший год на МКС.

В настоящее время медициной установлена граничная доза, которую в течение своей жизни человеку превышать нельзя, во избежание серьезных проблем со здоровьем. Это 1000 мЗв, или 1 Зв. Таким образом, даже работник АЭС с ее нормативами может спокойно трудиться лет 50, ни о чем не  беспокоясь. Космонавт же исчерпает свой лимит всего за пятилетку. Но, даже налетав четыре года и приняв свои законные 800 мЗв, он уже вряд ли будет допущен к новому старту годичной хронометрии, так как возникнет угроза «хватить лишку».

«Еще одним фактором радиационной угрозы в космосе является активность Солнца, особенно так называемые протонные выбросы. В момент выброса за короткое время космонавт на МКС получит дополнительно до 30 мЗв. Хорошо, что солнечные протонные события происходят редко — 1-2 раза за 11-летний цикл солнечной активности. Плохо, что эти процессы возникают стохастически, случайным образом, и не поддаются прогнозированию. Я не помню случая, чтобы мы были предупреждены наукой заранее о грядущем выбросе. Обычно происходит иначе. Дозиметры на МКС вдруг показывают увеличение фона, мы звоним специалистам по Солнцу и узнаем подтверждение: да, наблюдается аномальная активность. Из-за такой внезапности солнечных протонных эксцессов мы никогда точно не знаем, какой именно «загар» привезет себе космонавт из полета».

… Что до замысла грядущих межпланетных пилотируемых визитов, то проблемы у экипажей, отправляющихся на Марс, начнутся еще на Земле. Корабль массой 100 и более тонн придется долго разгонять по околоземной орбите, и часть этой траектории пройдет внутри радиационных поясов. Но то будут уже не часы, а дни и недели. Дальше — выход за пределы магнитосферы и галактическое излучение в его первозданной форме: много тяжелых заряженных частиц, воздействие которых под «зонтиком» магнитного поля Земли ощущается мало.

Проблема в том, что влияние частиц на критические органы человеческого организма (к примеру, нервную систему) пока что изучено мало. Не исключено, что радиация станет причиной утраты памяти космонавтами, вызовет аномальные поведенческие реакции. И очень вероятно, что подобные эффекты не будут зависимы от конкретной дозы, а станут легко вызываемы. Пока не накоплено достаточно информации по существованию живых организмов вне границ магнитного поля Земли, отправляться в удаленные космические экспедиции весьма рискованно».

Когда специалисты по радиационной безопасности предлагают конструкторами космических аппаратов усилить биозащиту, те отвечают вполне рациональным вопросом: «А в чем проблема? Разве кто-то из космонавтов умер от лучевой болезни?» увы, полученные на борту даже не звездолетов грядущего, а обкатанной всесторонне МКС дозы облучения хоть и вписываются в нормативы, но вовсе не безобидны.

Космонавты и астронавты почему-то никогда не жаловались на зрение — может побаивались исключения из отряда. Но американские данные четко фиксируют, что космическая радиация повышает риск катаракты. Гематологические исследования вернувшихся из полета астронавтов демонстрируют увеличение хромосомных аберраций, что в медицине считается тревожным онкоморкером. В целом сделан вывод о том, что накопление в течение жизни допустимой дозы облучения 1 зиверт укорачивает жизнь адресата сего воздействия в среднем на три года.

Специалисты в сфере радиационной безопасности настаивают на том, чтобы защита экипажей была усилена. К примеру, на МКС самыми уязвимыми являются каюты, где люди отдыхают. Там нет никакой дополнительной массы, и разделяет человека с открытым космосом лишь металлическая стенка толщиной в несколько миллиметров.

Если приводить этот барьер к принятому в радиологии водному эквиваленту — то есть всего 1 см водного слоя. Для сравнения: земная атмосфера, укрывающая от излучения население планеты, адекватна по защитной способности обволакивающей людей 10-метровой водной толще. Известно, что разрабатываются медикаментозные средства для защиты от излучения, - правда, на МКС они не используются.

Возможно, в будущем методы генной инженерии помогут усовершенствовать тело человека в направлении защиты его критических органов от факторов радиации. Но в любом случае, без пристального внимания науки к этой проблеме о дальних космических полетах можно забыть.

Астронавтам США действительно приходилось пересекать радиационные пояса Земли — протонный и электронный. Но это длилось непродолжительно, всего лишь по нескольку часов. Дозы, полученные экипажами «Аполлонов» в ходе их миссий, оказались изрядными, не сопоставимыми с теми, что получают старожилы МКС. Американцам повезло, ведь за время их эпопей не грянуло ни одного солнечного протонного события. Случись такое, астронавты получили бы уже не 30 мЗв, а полновесные 3 зиверта. И это, как ни крути, сублетальные дозы.

...И опять возникают роковые вопросы. Ответ на первый готов сразу — виновато наше Светило. Второй, по мнению аэрокосмического агентства NASA, надо решать беспилотными средствами. Первые шаги уже делаются. Нынешний год — время старта «Солнечного зонда» по направлению к родному светилу.

Космический аппарат должен будет приблизиться к Солнцу на расстояние около 6 млн. километров. Зонду придется испытать на себе воздействие радиационной энергии такой мощности, какой не подвергался ни один рукотворный космический собрат. Защита от губительных лучей доверена карбоно-композитному тепловому экрану толщиной 12 сантиметров.

Однако NASA не смогло адресовать зонд прямиком к цели — не допускают каноны небесной механики. Посланцу человечества придется сделать как минимум семь орбитальных пролетов вокруг Венеры (по типу раскручиваемой для броска пращи). На данные эволюции уйдет около семи лет. Ускорившийся зонд после Венеры ринется по касательной к Солнцу. Звезда гравитацией ухватит посланца на круговую орбиту вокруг себя. Расчетная высота аппарата от поверхности светила должна будет составлять 5.8 миллионов километров. Таким манером он станет наиболее близким к Солнцу рукотворным космическим объектом. Нынешний рекорд принадлежит космическому зонду «Гелиос 2», высота орбиты которого исчисляется 43.5 миллионами километров.

по материалам О.Макарова