Straling en ruimte: wat u moet weten? (“Straling” geheimen die de ruimte verbergt). Kosmische straling en straling

Zoals eerder vermeld, deed hun wetenschapper James Van Allen, zodra de Amerikanen aan hun ruimteprogramma begonnen, een nogal belangrijke ontdekking. Eerste Amerikaan kunstmatige satelliet, dat ze in een baan om de aarde brachten, was veel kleiner dan het Sovjet-exemplaar, maar Van Allen overwoog er een Geigerteller aan te bevestigen. Zo werd wat aan het einde van de 19e eeuw werd uitgedrukt officieel bevestigd. De vooraanstaande wetenschapper Nikola Tesla veronderstelde dat de aarde omgeven is door een gordel van intense straling.

Foto van de aarde door astronaut William Anders

tijdens de Apollo 8-missie (NASA-archieven)

Tesla werd echter door de academische wetenschap als een grote excentriekeling en zelfs als een gek beschouwd, dus zijn hypothesen over de gigantische elektrische lading die door de zon werd gegenereerd, werden lange tijd op de plank gelegd, en de term ‘ zonnewind"bracht alleen maar glimlachen. Maar dankzij Van Allen werden de theorieën van Tesla nieuw leven ingeblazen. Op initiatief van Van Allen en een aantal andere onderzoekers werd vastgesteld dat stralingsgordels in de ruimte op 800 km boven het aardoppervlak beginnen en zich uitstrekken tot 24.000 km. Omdat het stralingsniveau daar min of meer constant is, moet de inkomende straling ongeveer gelijk zijn aan de uitgaande straling. Anders zou het zich ophopen totdat het de aarde ‘bakte’, zoals in een oven, of het zou opdrogen. Bij deze gelegenheid schreef Van Allen: “Stralingsgordels kunnen worden vergeleken met een lekkend vat, dat voortdurend wordt bijgevuld door de zon en de atmosfeer in stroomt. Een groot deel van de zonnedeeltjes stroomt over het vat heen en spat naar buiten, vooral in de poolgebieden, wat leidt tot aurorae, magnetische stormen en andere soortgelijke verschijnselen."

De straling van de Van Allen-gordels is afhankelijk van de zonnewind. Bovendien lijken ze deze straling in zichzelf te focusseren of te concentreren. Maar aangezien ze alleen in zichzelf kunnen concentreren wat rechtstreeks van de zon komt, blijft er nog een vraag open: hoeveel straling is er in de rest van de kosmos?

Banen van atmosferische deeltjes in de exosfeer(dic.academic.ru)

De maan heeft geen Van Allen-riemen. Ze heeft ook geen beschermende atmosfeer. Het staat open voor alle zonnewinden. Als er tijdens de maanexpeditie een sterke zonnevlam had plaatsgevonden, zou een kolossale stralingsstroom zowel de capsules als de astronauten op het deel van het maanoppervlak waar ze hun dag doorbrachten hebben verbrand. Deze straling is niet alleen gevaarlijk, maar ook dodelijk!

In 1963 vertelden Sovjetwetenschappers aan de beroemde Britse astronoom Bernard Lovell dat ze geen manier kenden om astronauten te beschermen tegen de dodelijke gevolgen van kosmische straling. Dit betekende dat zelfs de veel dikkere metalen omhulsels van de Russische apparaten de straling niet aankonden. Hoe kan het dunste (bijna als folie) metaal dat in Amerikaanse capsules wordt gebruikt astronauten beschermen? NASA wist dat dit onmogelijk was. De ruimteapen stierven minder dan tien dagen na hun terugkeer, maar NASA heeft ons nooit de ware oorzaak van hun ondergang verteld.

Aap-astronaut (RGANT-archief)

De meeste mensen, zelfs degenen met kennis van de ruimte, zijn zich niet bewust van het bestaan ​​van dodelijke straling die de uitgestrektheid ervan doordringt. Vreemd genoeg (of misschien alleen maar om redenen die kunnen worden geraden) komt in de Amerikaanse ‘Illustrated Encyclopedia of Space Technology’ de uitdrukking ‘kosmische straling’ niet eens voor. En over het algemeen vermijden Amerikaanse onderzoekers (vooral degenen die verbonden zijn aan NASA) dit onderwerp op een kilometer afstand.

Ondertussen stuurde Lovell, na een gesprek met Russische collega's die goed op de hoogte waren van kosmische straling, de informatie die hij had naar NASA-beheerder Hugh Dryden, maar hij negeerde deze.

Een van de astronauten die naar verluidt de maan bezochten, Collins, noemde kosmische straling slechts twee keer in zijn boek:

"De maan bevond zich tenminste ver buiten de Van Allen-gordels van de aarde, wat een flinke dosis straling betekende voor degenen die daarheen gingen en een dodelijke dosis voor degenen die bleven hangen."

“Dus de Van Allen-stralingsgordels die de aarde omringen en de mogelijkheid van zonnevlammen vereisen begrip en voorbereiding om te voorkomen dat de bemanning wordt blootgesteld aan verhoogde stralingsdoses.”

Wat betekent ‘begrijpen en voorbereiden’? Betekent dit dat buiten de Van Allen-gordels de rest van de ruimte stralingsvrij is? Of had NASA een geheime strategie om zich te beschermen tegen zonnevlammen nadat ze de definitieve beslissing over de expeditie had genomen?

NASA beweerde dat het eenvoudigweg zonnevlammen kon voorspellen en stuurde daarom astronauten naar de maan toen er geen zonnevlammen werden verwacht en het stralingsgevaar voor hen minimaal was.

Terwijl Armstrong en Aldrin werk in de ruimte deden

op het oppervlak van de maan, Michael Collins

in een baan om de aarde gebracht (NASA-archief)

Andere deskundigen zeggen echter: „Het is alleen mogelijk om bij benadering de datum van toekomstige maximale straling en de dichtheid ervan te voorspellen.”

De Sovjet-kosmonaut Leonov ging in 1966 toch de ruimte in, maar dan in een superzwaar loden pak. Maar slechts drie jaar later sprongen Amerikaanse astronauten op het oppervlak van de maan, en niet in superzware ruimtepakken, maar juist het tegenovergestelde! Misschien zijn experts van NASA er in de loop der jaren in geslaagd een soort ultralicht materiaal te vinden dat op betrouwbare wijze beschermt tegen straling?

Onderzoekers komen er echter plotseling achter dat in ieder geval Apollo 10, Apollo 11 en Apollo 12 juist in die perioden vertrokken waarin het aantal zonnevlekken en de bijbehorende zonneactiviteit een maximum naderden. Het algemeen aanvaarde theoretische maximum van zonnecyclus 20 duurde van december 1968 tot december 1969. Gedurende deze periode zouden de Apollo 8-, Apollo 9-, Apollo 10-, Apollo 11- en Apollo 12-missies zich vermoedelijk buiten de beschermingszone van de Van Allen-gordels hebben verplaatst en de cislunaire ruimte zijn binnengegaan.

Verder onderzoek van maandelijkse grafieken toonde aan dat afzonderlijke zonnevlammen een willekeurig fenomeen zijn en spontaan voorkomen gedurende een cyclus van elf jaar. Het komt ook voor dat tijdens de “lage” periode van de cyclus in korte tijd een groot aantal uitbraken plaatsvinden, en tijdens de “hoge” periode een zeer klein aantal. Maar wat belangrijk is, is dat er op elk moment van de cyclus zeer sterke uitbraken kunnen optreden.

Tijdens het Apollo-tijdperk brachten Amerikaanse astronauten in totaal bijna 90 dagen door in de ruimte. Omdat de straling van onvoorspelbare zonnevlammen de aarde of de maan in minder dan 15 minuten bereikt, is de enige manier om je ertegen te beschermen het gebruik van loden containers. Maar als de raketkracht voldoende was om zoiets op te tillen overgewicht Waarom was het dan nodig om de ruimte in te gaan in kleine capsules (letterlijk 0,1 mm aluminium) bij een druk van 0,34 atmosfeer?

Dit ondanks het feit dat er zelfs maar een dun laagje op zit beschermende coating, genaamd ‘mylar’, bleek volgens de bemanning van Apollo 11 zo zwaar dat het dringend uit de maanmodule moest worden gewist!

Het lijkt erop dat NASA speciale jongens heeft geselecteerd voor maanexpedities, zij het aangepast aan de omstandigheden, niet gegoten uit staal, maar uit lood. De Amerikaanse onderzoeker van het probleem, Ralph Rene, was niet te lui om te berekenen hoe vaak elk van de zogenaamd voltooide maanexpedities door zonneactiviteit had moeten worden beïnvloed.

Trouwens, een van NASA's gezaghebbende medewerkers (vooraanstaand natuurkundige trouwens) Bill Modlin rapporteerde in zijn werk 'Prospects for Interstellar Travel' eerlijk gezegd: 'Zonnevlammen kunnen GeV-protonen uitstoten in hetzelfde energiebereik als de meeste kosmische deeltjes, maar veel intenser. De toename van hun energie bij verhoogde straling vormt een bijzonder gevaar, aangezien GeV-protonen enkele meters materiaal binnendringen... Zonnevlammen (of stellaire) met de emissie van protonen vormen een periodiek voorkomend, zeer ernstig gevaar in de interplanetaire ruimte, dat zorgt voor een straling dosis van honderdduizenden röntgenstraling in een paar uur op de afstand van de zon tot de aarde. Deze dosis is dodelijk en miljoenen keren hoger dan toegestaan. Na 500 röntgenen in korte tijd kan de dood optreden.”

Ja, de dappere Amerikaanse jongens moesten toen slechter schitteren dan de vierde krachtbron van Tsjernobyl. “Kosmische deeltjes zijn gevaarlijk, ze komen uit alle richtingen en vereisen een dichte afscherming van minimaal twee meter rond levende organismen.” Maar de ruimtecapsules die NASA tot op de dag van vandaag demonstreert hadden een diameter van iets meer dan 4 meter. Met de door Modlin aanbevolen dikte van de muren zouden de astronauten, zelfs zonder enige uitrusting, er niet in passen, om nog maar te zwijgen van het feit dat er niet genoeg brandstof zou zijn geweest om dergelijke capsules op te tillen. Maar het is duidelijk dat noch het leiderschap van de NASA, noch de astronauten die ze naar de maan stuurden de boeken van hun collega's lazen en, in het zalige onwetendheid, alle doornen op de weg naar de sterren overwonnen.

Misschien heeft NASA echter wel een soort ultrabetrouwbare ruimtepakken voor hen ontwikkeld, waarbij gebruik wordt gemaakt van (uiteraard zeer geheim) ultralicht materiaal dat beschermt tegen straling? Maar waarom werd het nergens anders, zoals ze zeggen, voor vreedzame doeleinden gebruikt? Nou ja, ze wilden de USSR niet helpen met Tsjernobyl: de perestrojka was tenslotte nog niet begonnen. Maar in 1979 vond bijvoorbeeld in dezelfde VS een groot ongeval met een reactoreenheid plaats in de kerncentrale van Three Mile Island, wat leidde tot een kernsmelting van de reactorkern. Dus waarom gebruikten de Amerikaanse curatoren geen ruimtepakken gebaseerd op de veel geadverteerde NASA-technologie, die maar liefst zeven miljoen dollar kostte, om deze atoomtijdbom op hun grondgebied te elimineren?

Sinds hun verschijning op aarde hebben alle organismen bestaan, ontwikkeld en geëvolueerd onder constante blootstelling aan straling. Straling is net zo natuurlijk natuurverschijnsel, zoals wind, getijden, regen, enz.

Natuurlijke achtergrondstraling (NBR) was in alle stadia van zijn ontstaan ​​op aarde aanwezig. Het was er al lang voordat het leven en toen de biosfeer verscheen. Radioactiviteit en de daarmee gepaard gaande ioniserende straling waren een factor die de huidige toestand van de biosfeer, de evolutie van de aarde, het leven op aarde en de elementaire samenstelling beïnvloedde zonnestelsel. Elk organisme wordt blootgesteld aan de stralingsachtergrond die kenmerkend is voor een bepaald gebied. Tot de jaren veertig het werd veroorzaakt door twee factoren: het verval van radionucliden van natuurlijke oorsprong, die zich zowel in de habitat van een bepaald organisme als in het organisme zelf bevinden, en kosmische straling.

Bronnen van natuurlijke (natuurlijke) straling zijn de ruimte en natuurlijke radionucliden die in natuurlijke vorm en concentratie aanwezig zijn in alle objecten van de biosfeer: bodem, water, lucht, mineralen, levende organismen, enz. Elk van de objecten om ons heen en onszelf in absolute zin woorden zijn radioactief.

De belangrijkste stralingsdosis voor de bevolking bol ontvangt van natuurlijke bronnen straling. De meeste zijn van dien aard dat het absoluut onmogelijk is om blootstelling aan straling ervan te vermijden. Door de geschiedenis van de aarde heen verschillende soorten Straling dringt vanuit de ruimte het aardoppervlak binnen en is afkomstig van radioactieve stoffen die zich daarin bevinden aardkorst. Een mens wordt op twee manieren aan straling blootgesteld. Radioactieve stoffen kunnen zich buiten het lichaam bevinden en het van buitenaf bestralen (in dit geval spreken we van externe bestraling) of ze kunnen in de lucht terechtkomen die een persoon inademt, in voedsel of water en in het lichaam terechtkomen (deze bestralingsmethode heet intern).

Elke inwoner van de aarde wordt blootgesteld aan straling van natuurlijke stralingsbronnen. Dit hangt gedeeltelijk af van waar mensen wonen. De stralingsniveaus zijn op sommige plaatsen op de wereld, vooral waar radioactieve gesteenten voorkomen, aanzienlijk hoger dan gemiddeld, en op andere plaatsen zijn ze lager. Aardse stralingsbronnen zijn gezamenlijk verantwoordelijk voor het merendeel van de blootstelling waaraan mensen worden blootgesteld via natuurlijke straling. Gemiddeld leveren ze meer dan 5/6 van de jaarlijkse effectieve equivalente dosis die de bevolking ontvangt, voornamelijk als gevolg van interne blootstelling. De rest wordt veroorzaakt door kosmische straling, voornamelijk door externe straling.

De natuurlijke stralingsachtergrond wordt gevormd door kosmische straling (16%) en straling gecreëerd door radionucliden verspreid in de natuur, vervat in de aardkorst, oppervlaktelucht, bodem, water, planten, voedsel, in dierlijke en menselijke organismen (84%). Technogene achtergrondstraling wordt voornamelijk in verband gebracht met de verwerking en verplaatsing van gesteenten, de verbranding van steenkool, olie, gas en andere fossiele brandstoffen, maar ook met het testen van kernwapens en kernenergie.

Natuurlijke achtergrondstraling is een integrale omgevingsfactor die een aanzienlijke impact heeft op het menselijk leven. Natuurlijke achtergrondstraling varieert sterk binnen verschillende regio's Aarde. De equivalente dosis in het menselijk lichaam is gemiddeld 2 mSv = 0,2 rem. De evolutionaire ontwikkeling laat zien dat in natuurlijke omstandigheden omstandigheden worden geschapen optimale omstandigheden voor het leven van mensen, dieren en planten. Daarom is het bij het beoordelen van de gevaren veroorzaakt door ioniserende straling van cruciaal belang om de aard en niveaus van blootstelling uit verschillende bronnen te kennen.

Omdat radionucliden, net als alle andere atomen, in de natuur bepaalde verbindingen vormen en, in overeenstemming met hun chemische eigenschappen, deel uitmaken van bepaalde mineralen, is de verdeling van natuurlijke radionucliden in de aardkorst ongelijkmatig. Kosmische straling is, zoals hierboven vermeld, eveneens afhankelijk van een aantal factoren en kan meerdere keren verschillen. De natuurlijke achtergrondstraling is dus op verschillende plaatsen op de wereld verschillend. De conventie van het begrip “normale stralingsachtergrond” hangt hiermee samen: met hoogte boven zeeniveau neemt de achtergrond toe door kosmische straling, op plaatsen waar graniet of thoriumrijk zand aan de oppervlakte komt is de achtergrondstraling ook hoger , enzovoort. Daarom kunnen we alleen praten over de gemiddelde natuurlijke stralingsachtergrond voor een bepaald gebied, territorium, land, enz.

De gemiddelde effectieve dosis die een inwoner van onze planeet uit natuurlijke bronnen per jaar ontvangt, is 2,4 mSv .

Ongeveer 1/3 van deze dosis wordt gevormd door externe straling (ongeveer evenveel vanuit de ruimte als door radionucliden) en 2/3 door interne straling, dat wil zeggen natuurlijke radionucliden die zich in ons lichaam bevinden. De gemiddelde menselijke specifieke activiteit bedraagt ​​ongeveer 150 Bq/kg. De natuurlijke achtergrondstraling (externe blootstelling) op zeeniveau bedraagt ​​gemiddeld ongeveer 0,09 μSv/uur. Dit komt overeen met ongeveer 10 µR/h.

Kosmische straling is een stroom ioniserende deeltjes die vanuit de ruimte naar de aarde valt. De samenstelling van kosmische straling omvat:

Kosmische straling bestaat uit drie componenten die qua oorsprong verschillen:

1) straling van deeltjes die worden opgevangen door het magnetische veld van de aarde;

2) galactisch kosmische straling;

3) corpusculaire straling van de zon.

Straling van geladen deeltjes opgevangen door het magnetische veld van de aarde - op een afstand van 1,2-8 aardstralen zijn er zogenaamde stralingsgordels die protonen bevatten met een energie van 1-500 MeV (voornamelijk 50 MeV), elektronen met een energie van ongeveer 0,1 -0,4 MeV en een kleine hoeveelheid alfadeeltjes.

Verbinding. Galactische kosmische straling bestaat voornamelijk uit protonen (79%) en alfadeeltjes (20%), wat de overvloed aan waterstof en helium in het heelal weerspiegelt. Van de zware ionen zijn ijzerionen van het grootste belang vanwege hun relatief hoge intensiteit en grote atoomnummer.

Oorsprong. De bronnen van galactische kosmische straling zijn stellaire uitbarstingen, supernova-explosies, pulsarversnelling, explosies van galactische kernen, enz.

Levensduur. De levensduur van deeltjes in kosmische straling bedraagt ​​ongeveer 200 miljoen jaar. Het vasthouden van deeltjes treedt op als gevolg van magnetisch veld interstellaire ruimte.

Interactie met de sfeer . Als kosmische straling de atmosfeer binnendringt, interageert ze met atomen van stikstof, zuurstof en argon. Deeltjes botsen vaker met elektronen dan met kernen, maar hoogenergetische deeltjes verliezen weinig energie. Bij botsingen met kernen worden deeltjes vrijwel altijd uit de stroom geëlimineerd, zodat de verzwakking van de primaire straling vrijwel geheel te wijten is aan kernreacties.

Wanneer protonen botsen met kernen, worden neutronen en protonen uit de kernen geslagen en vinden er kernsplijtingsreacties plaats. De resulterende secundaire deeltjes hebben een aanzienlijke energie en veroorzaken zelf dezelfde kernreacties, dat wil zeggen dat er een hele cascade van reacties wordt gevormd, de zogenaamde brede atmosferische douche. Eén enkel hoogenergetisch oerdeeltje kan een regen van tien opeenvolgende generaties reacties veroorzaken, waarbij miljoenen deeltjes ontstaan.

Nieuwe kernen en nucleonen, die de nucleair-actieve component van straling vormen, worden voornamelijk in de bovenste lagen van de atmosfeer gevormd. In het onderste deel wordt de stroom van kernen en protonen aanzienlijk verzwakt als gevolg van nucleaire botsingen en verdere ionisatieverliezen. Op zeeniveau genereert het slechts een paar procent van het dosistempo.

Kosmogene radionucliden

Als gevolg van kernreacties die plaatsvinden onder invloed van kosmische straling in de atmosfeer en deels in de lithosfeer, worden radioactieve kernen gevormd. Hiervan wordt de grootste bijdrage aan de dosiscreatie geleverd door (β-stralers: 3 H (T 1/2 = 12,35 jaar), 14 C (T 1/2 = 5730 jaar), 22 Na (T 1/2 = 2,6 jaar) - het menselijk lichaam binnenkomen met voedsel Zoals blijkt uit de gepresenteerde gegevens, wordt de grootste bijdrage aan straling geleverd door koolstof-14. Een volwassene consumeert ~ 95 kg koolstof per jaar met voedsel.

Zonnestraling, bestaande uit elektromagnetische straling tot in het röntgenbereik, protonen en alfadeeltjes;

De genoemde soorten straling zijn primair; ze verdwijnen vrijwel volledig op een hoogte van ongeveer 20 km als gevolg van interactie met de bovenste lagen van de atmosfeer. In dit geval wordt secundaire kosmische straling gevormd, die het aardoppervlak bereikt en de biosfeer (inclusief de mens) beïnvloedt. Secundaire straling omvat neutronen, protonen, mesonen, elektronen en fotonen.

De intensiteit van kosmische straling is afhankelijk van een aantal factoren:

Veranderingen in de stroom van galactische straling,

Zon activiteit,

geografische breedtegraad,

Hoogten boven zeeniveau.

Afhankelijk van de hoogte neemt de intensiteit van kosmische straling sterk toe.

Radionucliden van de aardkorst.

Langlevende (met een halfwaardetijd van miljarden jaren) isotopen die tijdens het bestaan ​​van onze planeet geen tijd hebben gehad om te vervallen, zijn verspreid in de aardkorst. Ze ontstonden waarschijnlijk gelijktijdig met de vorming van de planeten van het zonnestelsel (de relatief kortlevende isotopen zijn volledig vergaan). Deze isotopen worden natuurlijke radioactieve stoffen genoemd, dat wil zeggen stoffen die zijn gevormd en voortdurend opnieuw worden gevormd zonder menselijke tussenkomst. Terwijl ze vervallen, vormen ze tussenliggende, ook radioactieve, isotopen.

Externe stralingsbronnen zijn meer dan 60 natuurlijke radionucliden die in de biosfeer van de aarde voorkomen. Natuurlijke radioactieve elementen zijn in relatief kleine hoeveelheden aanwezig in alle schillen en kernen van de aarde. Van bijzonder belang voor de mens zijn de radioactieve elementen van de biosfeer, d.w.z. dat deel van de aardmantel (litho-, hydro- en atmosfeer) waar micro-organismen, planten, dieren en mensen zich bevinden.

Miljarden jaren lang was er een voortdurend proces van radioactief verval van onstabiele atoomkernen. Als gevolg hiervan nam de totale radioactiviteit van de materie en het gesteente van de aarde geleidelijk af. Relatief kortlevende isotopen zijn volledig vervallen. Er zijn vooral elementen bewaard gebleven met halfwaardetijden gemeten in miljarden jaren, evenals relatief kortlevende secundaire producten van radioactief verval, die opeenvolgende ketens van transformaties vormen, de zogenaamde families van radioactieve elementen. In de aardkorst kunnen natuurlijke radionucliden min of meer gelijkmatig verspreid zijn of geconcentreerd in de vorm van afzettingen.

Natuurlijke (natuurlijke) radionucliden kan in drie groepen worden verdeeld:

Radionucliden behorend tot radioactieve families (reeksen),

Andere (niet behorend tot radioactieve families) radionucliden die tijdens de vorming van de planeet onderdeel zijn geworden van de aardkorst,

Radionucliden gevormd onder invloed van kosmische straling.

Tijdens de vorming van de aarde werden radionucliden, samen met stabiele nucliden, ook onderdeel van de aardkorst. De meeste van deze radionucliden behoren tot de zogenaamde radioactieve families (reeksen). Elke reeks vertegenwoordigt een keten van opeenvolgende radioactieve transformaties, waarbij de kern die wordt gevormd tijdens het verval van de moederkern ook op zijn beurt vervalt, waardoor opnieuw een onstabiele kern ontstaat, enz. Het begin van zo'n keten is een radionuclide, die niet wordt gevormd. van een andere radionuclide, maar bevindt zich vanaf het moment van hun geboorte in de aardkorst en de biosfeer. Deze radionuclide wordt de voorouder genoemd en de hele familie (reeks) wordt ernaar vernoemd. In totaal zijn er drie voorouders in de natuur: uranium-235, uranium-238 en thorium-232, en dienovereenkomstig drie radioactieve series: twee uranium en thorium. Alle series eindigen met stabiele isotopen van lood.

Thorium heeft de langste halfwaardetijd (14 miljard jaar), dus het is sinds de aanwas van de aarde vrijwel volledig bewaard gebleven. Uranium-238 verviel voor een groot deel, het overgrote deel van uranium-235 verviel, en de isotoop neptunium-232 verviel volledig. Om deze reden zit er veel thorium in de aardkorst (bijna 20 keer meer dan uranium), en is uranium-235 140 keer minder dan uranium-238. Omdat de voorouder van de vierde familie (neptunium) volledig is gedesintegreerd sinds de aanwas van de aarde, is hij vrijwel afwezig in de rotsen. Neptunium is in verwaarloosbare hoeveelheden aangetroffen in uraniumertsen. Maar de oorsprong ervan is secundair en is te wijten aan het bombardement van uranium-238-kernen door kosmische straalneutronen. Neptunium wordt nu geproduceerd met behulp van kunstmatige kernreacties. Voor een ecoloog is het niet interessant.

Ongeveer 0,0003% (volgens verschillende bronnen 0,00025-0,0004%) van de aardkorst bestaat uit uranium. Dat wil zeggen dat één kubieke meter van de meest gewone grond gemiddeld 5 gram uranium bevat. Er zijn plaatsen waar deze hoeveelheid duizenden keren groter is: dit zijn uraniumafzettingen. Een kubieke meter zeewater bevat ongeveer 1,5 mg uranium. Dit natuurlijke chemische element wordt vertegenwoordigd door twee isotopen -238U en 235U, die elk de grondlegger zijn van hun eigen radioactieve reeks. De overgrote meerderheid van natuurlijk uranium (99,3%) is uranium-238. Deze radionuclide is zeer stabiel, de kans op zijn verval (namelijk alfa-verval) is erg klein. Deze waarschijnlijkheid wordt gekenmerkt door een halfwaardetijd van 4,5 miljard jaar. Dat wil zeggen, sinds de vorming van onze planeet is de hoeveelheid ervan met de helft afgenomen. Hieruit volgt op zijn beurt dat de achtergrondstraling op onze planeet vroeger hoger was. Ketens van radioactieve transformaties die natuurlijke radionucliden uit de uraniumreeks genereren:

De radioactieve reeks omvat zowel langlevende radionucliden (dat wil zeggen radionucliden met een lange halfwaardetijd) als kortlevende radionucliden, maar alle radionucliden in de reeks bestaan ​​in de natuur, zelfs de radionucliden die snel vervallen. Dit komt door het feit dat er in de loop van de tijd een evenwicht is ontstaan ​​(het zogenaamde “seculiere evenwicht”): de vervalsnelheid van elke radionuclide is gelijk aan de snelheid van zijn vorming.

Er zijn natuurlijke radionucliden die tijdens het ontstaan ​​van de planeet in de aardkorst zijn terechtgekomen en die niet tot de uranium- of thoriumreeks behoren. Allereerst is het kalium-40. Het gehalte aan 40 K in de aardkorst bedraagt ​​ongeveer 0,00027% (massa), de halfwaardetijd is 1,3 miljard jaar. Het dochternuclide, calcium-40, is stabiel. Kalium-40 wordt in aanzienlijke hoeveelheden aangetroffen in planten en levende organismen en levert een aanzienlijke bijdrage aan de totale dosis interne straling bij mensen.

Natuurlijk kalium bevat drie isotopen: kalium-39, kalium-40 en kalium-41, waarvan alleen kalium-40 radioactief is. De kwantitatieve verhouding van deze drie isotopen in de natuur ziet er als volgt uit: 93,08%, 0,012% en 6,91%.

Kalium-40 wordt op twee manieren afgebroken. Ongeveer 88% van de atomen ervaart bètastraling en wordt calcium-40-atomen. De resterende 12% van de atomen, die K-vangst ervaren, veranderen in argon-40-atomen. De kalium-argonmethode voor het bepalen van de absolute ouderdom van gesteenten en mineralen is gebaseerd op deze eigenschap van kalium-40.

De derde groep natuurlijke radionucliden bestaat uit kosmogene radionucliden. Deze radionucliden worden gevormd onder invloed van kosmische straling van stabiele nucliden als gevolg van kernreacties. Deze omvatten tritium, beryllium-7, koolstof-14, natrium-22. Bijvoorbeeld kernreacties van de vorming van tritium en koolstof-14 uit stikstof onder invloed van kosmische neutronen:

Koolstof neemt een bijzondere plaats in onder de natuurlijke radio-isotopen. Natuurlijke koolstof bestaat uit twee stabiele isotopen, waarvan koolstof-12 de overhand heeft (98,89%). De rest bestaat vrijwel geheel uit koolstof-13 (1,11%).

Naast de stabiele isotopen van koolstof zijn er nog vijf radioactieve isotopen bekend. Vier daarvan (koolstof-10, koolstof-11, koolstof-15 en koolstof-16) hebben een zeer korte halfwaardetijd (seconden en fracties van een seconde). Een vijfde radio-isotoop, koolstof-14, heeft een halfwaardetijd van 5.730 jaar.

In de natuur is de concentratie koolstof-14 extreem laag. In moderne planten is er bijvoorbeeld één atoom van deze isotoop voor elke 10,9 atomen koolstof-12 en koolstof-13. Met de komst van atoomwapens en nucleaire technologie wordt koolstof-14 echter kunstmatig geproduceerd door de interactie van langzame neutronen met stikstof uit de atmosfeer, waardoor de hoeveelheid ervan voortdurend groeit.

Er bestaat enige conventie over het standpunt van welke achtergrond als “normaal” wordt beschouwd. Terwijl de “planetaire gemiddelde” jaarlijkse effectieve dosis per persoon dus 2,4 mSv bedraagt, bedraagt ​​deze waarde in veel landen 7-9 mSv/jaar. Dat wil zeggen dat miljoenen mensen sinds onheuglijke tijden hebben geleefd onder omstandigheden van natuurlijke dosisbelastingen die meerdere malen hoger zijn dan het statistische gemiddelde. Uit medische onderzoeken en demografische statistieken blijkt dat dit op geen enkele manier invloed heeft op hun leven negatieve invloed op hun gezondheid en de gezondheid van hun nakomelingen.

Sprekend over de conventies van het concept van “normale” natuurlijke achtergrond, kunnen we ook een aantal plaatsen op de planeet aanwijzen waar het niveau van natuurlijke straling het statistische gemiddelde niet alleen meerdere keren, maar zelfs tientallen keren overschrijdt (tabel); tien- en honderdduizenden inwoners worden aan dit effect blootgesteld. En dit is ook de norm, dit heeft ook op geen enkele manier invloed op hun gezondheid. Bovendien zijn veel gebieden met een verhoogde achtergrondstraling al eeuwenlang plaatsen van massatoerisme (zeekusten) en erkende vakantieoorden (Kaukasische mineraalwater, Karlovy Vary, enz.).

De hieronder weergegeven tekst moet worden beschouwd als de persoonlijke mening van de auteur. Hij beschikt niet over geheime informatie (of toegang daartoe). Alles wat gepresenteerd wordt zijn feiten uit open bronnen plus een beetje gezond verstand (“couch analytics”, zo je wilt).

Sciencefiction – al die blasters en kerkbanken in de ruimte in kleine eenzitsjagers – heeft de mensheid geleerd de welwillendheid van het heelal jegens warme eiwitorganismen ernstig te overschatten. Dit wordt vooral duidelijk wanneer sciencefictionschrijvers reizen naar andere planeten beschrijven. Helaas zal de verkenning van de ‘echte ruimte’ in plaats van de gebruikelijke enkele honderden ‘kames’ onder de bescherming van het magnetische veld van de aarde een moeilijkere onderneming zijn dan het voor de gemiddelde persoon slechts tien jaar geleden leek.

Dus hier is mijn belangrijkste punt. Het psychologische klimaat en de conflicten binnen de bemanning zijn verre van de belangrijkste problemen waarmee mensen te maken zullen krijgen bij het organiseren van bemande vluchten naar Mars.

Het grootste probleem van een persoon die buiten de magnetosfeer van de aarde reist- een probleem met een hoofdletter “P”.

Wat is kosmische straling en waarom we er op aarde niet aan sterven

Ioniserende straling in de ruimte (buiten de paar honderd kilometer nabije aardse ruimte die mensen feitelijk beheersen) bestaat uit twee delen.

Straling van de zon. Dit is in de eerste plaats de “zonnewind” - een stroom deeltjes die voortdurend vanuit de ster in alle richtingen ‘waait’ en die buitengewoon goed is voor toekomstige ruimtezeilschepen, omdat ze hierdoor behoorlijk kunnen accelereren om buiten het zonnestelsel te reizen. Maar voor levende wezens is het grootste deel van deze wind niet bijzonder nuttig. Het is geweldig dat we tegen harde straling worden beschermd door een dikke laag van de atmosfeer, de ionosfeer (die waar de ozongaten zitten), en ook door het krachtige magnetische veld van de aarde.

Naast de wind, die min of meer gelijkmatig verspreidt, schiet onze ster ook periodiek zogenaamde zonnevlammen af. Deze laatste zijn uitstoten van coronale materie van de zon. Ze zijn zo ernstig dat ze van tijd tot tijd tot problemen leiden voor mensen en technologie, zelfs op aarde, waar het leukste, ik herhaal, goed wordt vertoond.

We hebben dus de atmosfeer en het magnetische veld van de planeet. In een toch al vrij nauwe ruimte, op een afstand van tien- of tweeduizend kilometer van de aarde, zal een zonnevlam (zelfs een zwakke, slechts een paar Hiroshima's), die een schip raakt, gegarandeerd de levende vulling ervan zonder de minste kans uitschakelen. van overleven. We hebben absoluut niets dat dit vandaag de dag kan voorkomen – op het huidige niveau van ontwikkeling van technologieën en materialen. Om deze reden, en alleen om deze reden, zal de mensheid de maandenlange reis naar Mars moeten uitstellen totdat we dit probleem op zijn minst gedeeltelijk hebben opgelost. Je zult het ook moeten plannen tijdens perioden met de rustigste zon en veel moeten bidden tot alle technische goden.

Kosmische straling. Deze alomtegenwoordige gemene dingen dragen een enorme hoeveelheid energie met zich mee (meer dan de LHC in een deeltje kan pompen). Ze komen uit andere delen van onze Melkweg. Door het schild van de atmosfeer van de aarde binnen te dringen, interageert een dergelijke straal met zijn atomen en valt uiteen in tientallen minder energetische deeltjes, die in stromen van nog minder energetische (maar ook gevaarlijke) deeltjes terechtkomen, en als gevolg daarvan wordt al deze pracht ongedaan gemaakt. die als stralingsregen op het oppervlak van de planeet terechtkomt. Ongeveer 15% van de achtergrondstraling op aarde is afkomstig van bezoekers uit de ruimte. Hoe hoger u boven zeeniveau leeft, hoe hoger de dosis die u tijdens uw leven oploopt. En dit gebeurt de klok rond.

Probeer je als schooloefening voor te stellen wat er zal gebeuren met een ruimteschip en zijn ‘levende inhoud’ als ze ergens in de ruimte direct door zo’n straal worden geraakt. Laat me je eraan herinneren dat de vlucht naar Mars enkele maanden zal duren, hiervoor zal een flink schip moeten worden gebouwd, en de kans op het hierboven beschreven "contact" (of zelfs meer dan één) is vrij groot. Helaas is het simpelweg onmogelijk om het te negeren tijdens lange vluchten met een live crew.

Wat nog meer?

Naast de straling die vanaf de zon de aarde bereikt, is er ook zonnestraling die de magnetosfeer van de planeet afstoot, niet doorlaat en, belangrijker nog, zich ophoopt*. Maak kennis met de lezers. Dit is de stralingsgordel van de aarde (ERB). Het wordt ook wel de Van Allengordel genoemd, zoals het in het buitenland wordt genoemd. De astronauten zullen het, zoals ze zeggen, “op volle snelheid” moeten overwinnen, om niet binnen een paar uur een dodelijke dosis straling te ontvangen. Herhaald contact met deze gordel – als we, in strijd met het gezond verstand, besluiten astronauten van Mars naar de aarde terug te sturen – zou ze gemakkelijk kunnen beëindigen.

*Een aanzienlijk deel van de Van Allen-riemdeeltjes bereiken al in de riem zelf gevaarlijke snelheden. Dat wil zeggen, het beschermt ons niet alleen tegen straling van buitenaf, maar versterkt ook deze verzamelde straling.

Tot nu toe hebben we het over de ruimte gehad. Maar we mogen niet vergeten dat Mars (in tegenstelling tot de aarde) vrijwel geen magnetisch veld** heeft en dat de atmosfeer dun en dun is, zodat mensen niet alleen tijdens de vlucht aan deze negatieve factoren zullen worden blootgesteld.

**Oké, er is een beetje- nabij de zuidpool.

Vandaar de conclusie. Toekomstige kolonisten zullen hoogstwaarschijnlijk niet op het oppervlak van de planeet leven (zoals we te zien kregen in de epische film ‘Mission to Mars’), maar diep van binnen. eronder.

Wat moet ik doen?

In de eerste plaats koestert u blijkbaar niet de illusie dat al deze problemen snel zullen worden opgelost (binnen een tiental, twee of drie jaar). Om de dood van de bemanning door stralingsziekte te voorkomen, zullen we ze óf helemaal niet daarheen moeten sturen en de ruimte moeten verkennen met behulp van slimme machines (trouwens, niet de domste beslissing), óf we zullen heel hard moeten werken , want als ik gelijk heb, is het sturen van mensen naar Mars met het creëren van een permanente kolonie een volkomen onmogelijke taak voor één land (zelfs de VS, zelfs Rusland, zelfs China) in de komende halve eeuw, of zelfs langer. Eén schip voor zo'n missie kost een bedrag dat gelijk staat aan de bouw en het volledige onderhoud van een paar ISS (zie hieronder).

En ja, ik vergat te zeggen: de pioniers van Mars zullen duidelijk ‘zelfmoordterroristen’ zijn, aangezien we hen hoogstwaarschijnlijk de komende halve eeuw noch een terugreis, noch een lang en comfortabel leven op Mars zullen kunnen bieden.

Hoe zou een missie naar Mars er theoretisch uit kunnen zien als we over alle hulpbronnen en technologieën van de oude aarde zouden beschikken? Vergelijk wat hieronder wordt beschreven met wat je zag in de cultfilm ‘The Martian’.

Missie naar Mars. Voorwaardelijk realistische versie

Ten eerste, de mensheid zal hard moeten werken en een ruimteschip van cyclopische proporties moeten bouwen met krachtige anti-stralingsbescherming, dat de helse stralingsbelasting op de bemanning buiten het magnetische veld van de aarde gedeeltelijk kan compenseren en de levering van min of meer levende kolonisten naar Mars kan garanderen - één manier.

Hoe zou zo’n schip eruit kunnen zien?

Dit is een fors gevaarte met een diameter van tientallen (of beter nog honderden) meters, voorzien van een eigen magnetisch veld (supergeleidende elektromagneten) en energiebronnen om dit veld in stand te houden (kernreactoren). De enorme afmetingen van de constructie maken het mogelijk om deze van binnenuit te vullen met stralingsabsorberende materialen (het kan bijvoorbeeld loodschuimplastic zijn of afgesloten containers met eenvoudig of "zwaar" water), die in een baan om de aarde moeten worden getransporteerd al tientallen jaren (!) en gemonteerd rond een relatief kleine levensondersteunende capsule, waar we vervolgens de astronauten zullen plaatsen.

Naast zijn omvang en hoge kosten moet het Marsschip verdomd betrouwbaar zijn en, belangrijker nog, volledig autonoom in termen van controle. Om de bemanning levend af te leveren, zou het veiligste zijn om ze in een kunstmatige coma te brengen en ze een beetje af te koelen (slechts een paar graden) om metabolische processen te vertragen. In deze toestand zullen mensen a) minder gevoelig zijn voor straling, b) minder ruimte innemen en goedkoper zijn om zich tegen dezelfde straling te beschermen.

Het is duidelijk dat we naast het schip kunstmatige intelligentie nodig hebben die het schip vol vertrouwen in een baan om Mars kan brengen, de kolonisten op het oppervlak kan lossen zonder zichzelf of de lading daarbij te beschadigen, en vervolgens, zonder de deelname van mensen, het schip kan retourneren. astronauten tot bewustzijn (reeds op Mars). We beschikken nog niet over dergelijke technologieën, maar er bestaat enige hoop dat dergelijke AI, en vooral de politieke en economische middelen voor het bouwen van het beschreven schip, bijvoorbeeld dichter bij het midden van de eeuw in ons land zullen verschijnen.

Het goede nieuws is dat de ‘veerboot’ van Mars voor kolonisten wellicht herbruikbaar is. Hij zal als een shuttle tussen de aarde en de eindbestemming moeten reizen en zendingen ‘levende vracht’ naar de kolonie moeten afleveren om degenen die zijn vertrokken te vervangen. natuurlijke oorzaken" mensen. Om ‘niet-levende’ vracht (voedsel, water, lucht en uitrusting) af te leveren, is er niet echt stralingsbescherming nodig, dus is het ook niet nodig om van een superschip een Mars-vrachtwagen te maken. Het is uitsluitend nodig voor de levering van kolonisten en eventueel plantzaden/jonge boerderijdieren.

Ten tweede, het is noodzakelijk om van tevoren uitrusting en voorraden water, voedsel en zuurstof naar Mars te sturen voor een bemanning van 6-12 personen gedurende 12-15 jaar (rekening houdend met alle overmacht). Dit is op zichzelf een niet-triviaal probleem, maar laten we ervan uitgaan dat we niet beperkt zijn in de middelen om het op te lossen. Laten we aannemen dat de oorlogen en politieke omwentelingen op aarde zijn afgenomen en dat de hele planeet samenwerkt voor de missie naar Mars.

De apparatuur die naar Mars wordt gegooid, is, zoals je had kunnen raden, een volledig autonome robot kunstmatige intelligentie en aangedreven door compact kernreactoren. Ze zullen methodisch, in de loop van tien tot anderhalf jaar, eerst een diepe tunnel onder het oppervlak van de rode planeet moeten graven. Dan – over een paar jaar – zal een klein netwerk van tunnels waarin levensondersteunende eenheden en voorraden voor een toekomstige expeditie moeten worden gesleept, en dan zal dit alles hermetisch worden samengevoegd tot een autonoom sub-Martiaans dorp.

Metro-achtige verblijfplaats lijkt optimale oplossing om twee redenen. Ten eerste beschermt het astronauten tegen kosmische straling die zich al op Mars zelf bevindt. Ten tweede is het, als gevolg van de resterende ‘marsothermische’ activiteit van de ondergrond van de planeet, een graad of twee warmer dan daarbuiten. Dit zal nuttig zijn voor de kolonisten, zowel voor het besparen van energie als voor het verbouwen van aardappelen op hun eigen uitwerpselen.

Laten we het verduidelijken belangrijk punt: je zult een kolonie moeten bouwen op het zuidelijk halfrond, waar nog steeds een resterend magnetisch veld op de planeet aanwezig is.

Idealiter hoeven astronauten helemaal niet naar de oppervlakte te gaan (ze zullen Mars helemaal niet “live” zien, of ze zullen het één keer zien - tijdens de landing). Al het werk aan de oppervlakte zal moeten worden gedaan door robots, wier acties de kolonisten gedurende hun korte leven (twintig jaar onder een gelukkige combinatie van omstandigheden) vanuit hun bunker zullen moeten leiden.

Ten derde, we moeten het hebben over de bemanning zelf en de methoden om deze te selecteren.

Het ideale plan voor dit laatste zou zijn om de hele aarde af te zoeken naar... genetisch identieke (monozygote) tweelingen, van wie er één zojuist een orgaandonor is geworden (bijvoorbeeld omdat hij “gelukkig” een auto-ongeluk heeft gehad). Het klinkt uiterst cynisch, maar laat dat je er niet van weerhouden de tekst tot het einde te lezen.

Wat geeft een donor-tweeling ons?

Een dode tweeling geeft zijn broer (of zus) de kans om een ​​ideale kolonist op Mars te worden. Feit is dat het rode beenmerg van de eerste, dat op de rode planeet wordt afgeleverd in een container die extra beschermd is tegen straling, kan worden getransfundeerd in de astronautentweeling. Dit vergroot de kansen op overleving van stralingsziekte, acute leukemie en andere problemen die de kolonist zeer waarschijnlijk zullen overkomen tijdens de jaren van de missie.

Hoe ziet het screeningproces voor toekomstige kolonisten eruit?

Wij selecteren enkele miljoenen tweelingen. We wachten tot er iets met een van hen gebeurt en doen een bod aan de overgeblevene. Er wordt een pool van bijvoorbeeld honderdduizend potentiële kandidaten geworven. Binnen deze pool voeren we nu een definitieve selectie uit op psychologische compatibiliteit en professionele geschiktheid.

Om de steekproef uit te breiden, zullen uiteraard astronauten over de hele aarde moeten worden geselecteerd, en niet in een of twee landen.

Natuurlijk zou enige technologie voor het identificeren van kandidaten die bijzonder resistent zijn tegen straling een grote hulp zijn. Het is bekend dat sommige mensen veel beter bestand zijn tegen straling dan anderen. Het kan zeker worden geïdentificeerd met behulp van bepaalde genetische markers. Als we het idee met deze methode aanvullen met tweelingen, zouden ze samen het overlevingspercentage van kolonisten op Mars aanzienlijk moeten verhogen.

Bovendien zou het nuttig zijn om te leren hoe beenmerg kan worden getransfundeerd bij mensen zonder zwaartekracht. Dit is niet het enige dat specifiek voor dit project moet worden uitgevonden, maar gelukkig hebben we nog tijd en hangt het ISS nog steeds in een baan om de aarde alsof het specifiek bedoeld is om dergelijke technologieën te testen.

PS. Ik moet specifiek een voorbehoud maken bij de principiële vijand ruimtevaart Dat ben ik niet en ik geloof dat vroeg of laat ‘de ruimte van ons zal zijn’. De enige vraag is de prijs van dit succes, evenals de tijd die de mensheid zal besteden aan ontwikkeling noodzakelijke technologieën. Het lijkt mij dat velen van ons, onder invloed van sciencefiction en populaire cultuur, nogal onzorgvuldig zijn als het gaat om het begrijpen van de moeilijkheden die onderweg moeten worden overwonnen. Om dit deel wat meer ontnuchterend te maken« kosmo-optimisten» en deze tekst werd geschreven.

In delen zal ik je vertellen welke andere opties we hebben met betrekking tot bemande ruimteverkenning op de lange termijn.

Tambov regionale staatsonderwijsinstelling

Kostschool voor algemeen onderwijs met initiële vliegopleiding

vernoemd naar MM Raskova

Abstract

"Kosmische straling"

Ingevuld door: leerling van 103 peloton

Krasnoslobodtsev Alexey

Hoofd: Pelivan V.S.

Tambov 2008

1. Inleiding.

2. Wat is kosmische straling.

3. Hoe kosmische straling ontstaat.

4. Impact van kosmische straling op mens en milieu.

5. Beschermingsmiddelen tegen kosmische straling.

6. Vorming van het heelal.

7. Conclusie.

8. Bibliografie.

1. INVOERING

De mens zal niet eeuwig op aarde blijven,

maar op zoek naar licht en ruimte,

aanvankelijk zal het schuchter verder doordringen

sfeer, en dan alles veroveren

omringende ruimte.

K. Tsiolkovsky

De 21e eeuw is de eeuw van nanotechnologie en gigantische snelheden. Ons leven stroomt onophoudelijk en onvermijdelijk, en ieder van ons streeft ernaar om met de tijd mee te gaan. Problemen, problemen, zoeken naar oplossingen, een enorme stroom aan informatie van alle kanten... Hoe ga je hiermee om, hoe vind je je plek in het leven?

Laten we proberen te stoppen en na te denken...

Psychologen zeggen dat een mens oneindig naar drie dingen kan kijken: vuur, water en de sterrenhemel. De lucht heeft inderdaad altijd de mens aangetrokken. Het is verbazingwekkend mooi bij zonsopgang en zonsondergang, overdag lijkt het eindeloos blauw en diep. En als je naar de gewichtloze wolken kijkt die voorbij vliegen, naar de vlucht van vogels kijkt, wil je even ontsnappen aan de dagelijkse drukte, de lucht in stijgen en de vrijheid van het vliegen voelen. En de sterrenhemel op een donkere nacht... wat is die mysterieus en onverklaarbaar mooi! En hoe ik de sluier van mysterie wil oplichten. Op zulke momenten voel je je een klein deeltje van een enorme, angstaanjagende en toch onweerstaanbaar wenkende ruimte, die het Universum wordt genoemd.

Wat is het heelal? Hoe is het tot stand gekomen? Wat verbergt het in zichzelf, wat heeft het voor ons voorbereid: een ‘universele geest’ en antwoorden op talloze vragen of de dood van de mensheid?

Vragen ontstaan ​​in een eindeloze stroom.

Ruimte... Voor een gewoon mens lijkt het onbereikbaar. Maar toch is de impact op een persoon constant. Over het algemeen was het de ruimte die zorgde voor de omstandigheden op aarde die leidden tot het ontstaan ​​van het leven zoals we dat gewend zijn, en daarmee tot het ontstaan ​​van de mens zelf. De invloed van de ruimte is vandaag de dag nog steeds in grote mate voelbaar. ‘Deeltjes van het universum’ bereiken ons via de beschermende laag van de atmosfeer en beïnvloeden het welzijn van een persoon, zijn gezondheid en de processen die in zijn lichaam plaatsvinden. Dit geldt voor ons die op aarde leven, maar wat kunnen we zeggen over degenen die de ruimte verkennen.

Ik was geïnteresseerd in deze vraag: wat is kosmische straling en wat is het effect ervan op de mens?

Ik studeer op een kostschool met een initiële vliegopleiding. Er komen jongens naar ons toe die ervan dromen de lucht te veroveren. En ze hebben al de eerste stap gezet op weg naar het verwezenlijken van hun droom, ze hebben de muren van hun huis verlaten en besloten naar deze school te komen, waar ze de basisbeginselen van het vliegen bestuderen, het ontwerp van vliegtuigen, waar ze elke dag de mogelijkheid hebben om te communiceren met mensen die herhaaldelijk de lucht in zijn gegaan. En ook al zijn dit nog steeds alleen maar vliegtuigen die de zwaartekracht niet volledig kunnen overwinnen. Maar dit is slechts de eerste stap. Het lot en levenspad ieder mens begint met een kleine, timide, onzekere stap van een kind. Wie weet zet een van hen de tweede stap, de derde... en beheerst hij ruimtevaartuigen en stijgt hij op naar de sterren naar de grenzeloze uitgestrektheid van het heelal.

Daarom is deze kwestie voor ons behoorlijk relevant en interessant.

2. WAT IS KOSMISCHE STRALING?

Het bestaan ​​van kosmische straling werd aan het begin van de twintigste eeuw ontdekt. In 1912 beklom de Australische natuurkundige W. Hess de hete luchtballon, merkte dat de ontlading van de elektroscoop aan was grote hoogten gebeurt veel sneller dan op zeeniveau. Het werd duidelijk dat de ionisatie van lucht, die de ontlading uit de elektroscoop verwijderde, van buitenaardse oorsprong was. Millikan was de eerste die deze veronderstelling deed, en hij was het die dit fenomeen zijn moderne naam gaf: kosmische straling.

Inmiddels is vastgesteld dat primaire kosmische straling bestaat uit stabiele, hoogenergetische deeltjes die in verschillende richtingen vliegen. De intensiteit van kosmische straling in het gebied van het zonnestelsel bedraagt ​​gemiddeld 2-4 deeltjes per 1 cm 2 per 1 seconde. Het bestaat uit:

• protonen – 91%
• α-deeltjes – 6,6%
• kernen van andere zwaardere elementen – minder dan 1%
• elektronen – 1,5%
• Röntgenstralen en gammastralen van kosmische oorsprong
• zonnestraling.

Primaire kosmische deeltjes die vanuit de ruimte vliegen, interageren met de atoomkernen in de bovenste lagen van de atmosfeer en vormen zogenaamde secundaire kosmische straling. De intensiteit van kosmische straling nabij de magnetische polen van de aarde is ongeveer 1,5 keer groter dan op de evenaar.

De gemiddelde energie van kosmische deeltjes is ongeveer 10 4 MeV, en de energie van individuele deeltjes is 10 12 MeV en meer.

3. HOE ONTSTAAT KOSMISCHE STRALING?

Volgens moderne concepten zijn supernova-explosies de belangrijkste bron van hoogenergetische kosmische straling. Gegevens van NASA's Orbiting X-ray Telescope hebben nieuw bewijs geleverd dat een groot deel van de kosmische straling die voortdurend de aarde bombardeert, afkomstig is van een schokgolf die zich voortplant door een supernova-explosie, die al in 1572 werd geregistreerd. Gebaseerd op waarnemingen van het Chandra X-ray Observatory blijven de overblijfselen van de supernova versnellen met snelheden van meer dan 10 miljoen km/u, waarbij twee schokgolven worden geproduceerd, vergezeld van een enorme hoeveelheid röntgenstraling. Bovendien één golf

beweegt naar buiten in het interstellaire gas, en de tweede

naar binnen, richting het centrum van de voormalige ster. Dat kan ook

betogen dat een aanzienlijk deel van de energie

De ‘interne’ schokgolf wordt gebruikt om atoomkernen te versnellen tot snelheden die dicht bij het licht liggen.

Deeltjes met hoge energie komen vanuit andere sterrenstelsels naar ons toe. Ze kunnen dergelijke energieën bereiken door te versnellen in de inhomogene magnetische velden van het heelal.

Uiteraard is de bron van kosmische straling ook de ster die het dichtst bij ons staat: de zon. De zon zendt periodiek (tijdens zonnevlammen) kosmische zonnestraling uit, die voornamelijk bestaat uit protonen en α-deeltjes met lage energie.

4. IMPACT VAN KOSMISCHE STRALING OP DE MENS

EN HET MILIEU

De resultaten van een onderzoek uitgevoerd door onderzoekers van de Sophia Antipolis Universiteit in Nice laten zien dat kosmische straling een cruciale rol speelde bij het ontstaan ​​van biologisch leven op aarde. Het is al lang bekend dat aminozuren in twee vormen kunnen bestaan: linkshandig en rechtshandig. Op aarde zijn alle natuurlijk voorkomende biologische organismen echter uitsluitend gebaseerd op linkshandige aminozuren. Volgens universitair personeel moet de reden in de ruimte worden gezocht. Zogenaamde circulair gepolariseerde kosmische straling vernietigde rechtshandige aminozuren. Circulair gepolariseerd licht is een vorm van straling die wordt gepolariseerd door kosmische elektromagnetische velden. Deze straling wordt geproduceerd wanneer deeltjes interstellair stof zich opstellen langs magnetische veldlijnen die de hele omringende ruimte doordringen. Circulair gepolariseerd licht is verantwoordelijk voor 17% van alle kosmische straling waar dan ook in de ruimte. Afhankelijk van de polarisatierichting breekt dergelijk licht selectief een van de soorten aminozuren af, wat wordt bevestigd door experimenten en de resultaten van een onderzoek naar twee meteorieten.

Kosmische straling is een van de bronnen van ioniserende straling op aarde.

De natuurlijke stralingsachtergrond als gevolg van kosmische straling op zeeniveau bedraagt ​​0,32 mSv per jaar (3,4 μR per uur). Kosmische straling vertegenwoordigt slechts 1/6 van de jaarlijkse effectieve equivalente dosis die de bevolking ontvangt. Stralingsniveaus variëren in verschillende gebieden. De Noord- en Zuidpolen zijn dus gevoeliger voor kosmische straling dan de equatoriale zone, vanwege de aanwezigheid van een magnetisch veld nabij de aarde dat geladen deeltjes afbuigt. Bovendien geldt: hoe hoger je van het aardoppervlak bent, hoe intenser de kosmische straling. Omdat we in bergachtige gebieden wonen en voortdurend gebruik maken van luchtvervoer, worden we blootgesteld aan een extra risico op blootstelling. Mensen die boven 2000 meter boven zeeniveau leven, ontvangen een effectieve equivalente dosis van kosmische straling die vele malen groter is dan degenen die op zeeniveau leven. Bij het stijgen van een hoogte van 4000 m (de maximale hoogte voor menselijke bewoning) naar 12.000 m (de maximale hoogte voor personenvervoer) neemt het blootstellingsniveau 25 keer toe. En tijdens een 7,5 uur durende vlucht met een conventioneel turbopropvliegtuig bedraagt ​​de ontvangen stralingsdosis ongeveer 50 μSv. In totaal ontvangt de wereldbevolking door het gebruik van luchtvervoer een stralingsdosis van ongeveer 10.000 man-Sv per jaar, wat neerkomt op een gemiddelde van ongeveer 1 μSv per jaar per hoofd van de bevolking in de wereld, en Noord-Amerika ongeveer 10 µSv.

Ioniserende straling heeft een negatieve invloed op de menselijke gezondheid; het verstoort de vitale functies van levende organismen:

· omdat het een groot penetrerend vermogen heeft, vernietigt het de meest delende cellen van het lichaam: beenmerg, spijsverteringskanaal, enz.

· veroorzaakt veranderingen op genniveau, wat vervolgens leidt tot mutaties en het ontstaan ​​van erfelijke ziekten.

· veroorzaakt een intensieve deling van kwaadaardige tumorcellen, wat leidt tot het ontstaan ​​van kanker.

· leidt tot veranderingen in het zenuwstelsel en de hartfunctie.

· seksuele functie wordt geremd.

· Veroorzaakt een visuele beperking.

Straling uit de ruimte beïnvloedt zelfs het zicht van piloten. De zichtomstandigheden van 445 mannen van ongeveer 50 jaar oud werden bestudeerd, van wie 79 piloten. Statistieken hebben aangetoond dat voor professionele piloten het risico op het ontwikkelen van staar van de lenskern drie keer hoger is dan voor vertegenwoordigers van andere beroepen, en nog meer voor astronauten.

Kosmische straling is een van de ongunstige factoren voor het lichaam van astronauten, waarvan het belang voortdurend toeneemt naarmate het bereik en de duur van vluchten toenemen. Wanneer een persoon zich buiten de atmosfeer van de aarde bevindt, waar het bombardement door galactische straling, evenals kosmische zonnestraling, veel sterker is: ongeveer 5.000 ionen kunnen in een seconde door zijn lichaam snellen, in staat om te vernietigen chemische bindingen in het lichaam en veroorzaken een cascade van secundaire deeltjes. Het gevaar van blootstelling aan straling aan lage doses ioniserende straling is te wijten aan een verhoogd risico op kanker en erfelijke ziekten. Het grootste gevaar van intergalactische straling komt van zwaar geladen deeltjes.

Op basis van biomedisch onderzoek en de geschatte stralingsniveaus in de ruimte werden de maximaal toelaatbare stralingsdoses voor astronauten bepaald. Ze zijn 980 rem voor de voeten, enkels en handen, 700 rem voor huid, 200 rem voor de hematopoietische organen en 200 rem voor de ogen. De experimentele resultaten toonden aan dat in omstandigheden van gewichtloosheid de invloed van straling toeneemt. Als deze gegevens worden bevestigd, is het gevaar van kosmische straling voor de mens waarschijnlijk groter dan aanvankelijk werd gedacht.

Kosmische straling kan het weer en klimaat op aarde beïnvloeden. Britse meteorologen hebben bewezen dat bewolkt weer wordt waargenomen tijdens perioden met de grootste kosmische stralingsactiviteit. Feit is dat wanneer kosmische deeltjes de atmosfeer binnendringen, ze brede ‘buien’ van geladen en neutrale deeltjes genereren, die de groei van druppeltjes in wolken en een toename van de bewolking kunnen veroorzaken.

Volgens onderzoek van het Institute of Solar-Terrestrial Physics wordt momenteel een abnormale golf waargenomen zonne-activiteit, waarvan de oorzaken onbekend zijn. Een zonnevlam is het vrijkomen van energie die vergelijkbaar is met de explosie van enkele duizenden waterstofbommen. Tijdens bijzonder sterke uitbarstingen verandert de elektromagnetische straling, die de aarde bereikt, het magnetische veld van de planeet – alsof deze wordt geschud, wat het welzijn van weergevoelige mensen beïnvloedt. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie vormen deze mensen 15% van de wereldbevolking. Bovendien begint de microflora zich bij een hoge zonneactiviteit intensiever te vermenigvuldigen en neemt de gevoeligheid van een persoon voor veel infectieziekten toe. Griepepidemieën beginnen dus 2,3 jaar vóór de maximale zonneactiviteit of 2,3 jaar erna.

We zien dus dat zelfs een klein deel van de kosmische straling die ons via de atmosfeer bereikt, een merkbaar effect kan hebben op het menselijk lichaam en de gezondheid, op de processen die in de atmosfeer plaatsvinden. Een van de hypothesen voor de oorsprong van het leven op aarde suggereert dat kosmische deeltjes een belangrijke rol spelen in biologische en chemische processen op onze planeet.

5. KOSMISCHE STRALINGSBESCHERMING MIDDELEN

Penetratieproblemen

man de ruimte in - een soort beproeving

de steen van volwassenheid van onze wetenschap.

Academicus N. Sissakyan.

Ondanks het feit dat de straling van het heelal mogelijk heeft geleid tot het ontstaan ​​van het leven en het verschijnen van de mens, is het voor de mens zelf in zijn pure vorm destructief.

De menselijke leefruimte is beperkt tot zeer klein

afstanden - dit is de aarde en enkele kilometers boven het oppervlak. En dan – ‘vijandige’ ruimte.

Maar omdat de mens het niet opgeeft te proberen de uitgestrektheid van het heelal binnen te dringen, maar het steeds intensiever onderzoekt, ontstond de behoefte om bepaalde beschermingsmiddelen tegen de negatieve invloed van de ruimte te creëren. Dit is van bijzonder belang voor astronauten.

In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is het niet het magnetische veld van de aarde dat ons beschermt tegen de aanval van kosmische straling, maar een dikke laag van de atmosfeer, waar zich voor elke cm2 oppervlakte een kilogram lucht bevindt. Daarom overwint een kosmisch proton, wanneer het de atmosfeer in vliegt, gemiddeld slechts 1/14 van zijn hoogte. Astronauten zijn verstoken van zo'n beschermend omhulsel.

Zoals berekeningen laten zien, het is onmogelijk om het risico op stralingsschade tijdens een ruimtevlucht tot nul terug te brengen. Maar je kunt het minimaliseren. En hier is het allerbelangrijkste passieve bescherming ruimteschip, dat wil zeggen de muren.

Om het risico op dosisbelastingen te verminderen zonne- kosmische straling Voor lichte legeringen moet de dikte minimaal 3-4 cm zijn. Kunststoffen kunnen een alternatief zijn voor metalen. Polyethyleen, hetzelfde materiaal waarvan gewone boodschappentassen zijn gemaakt, blokkeert bijvoorbeeld 20% meer kosmische straling dan aluminium. Versterkte polyethyleen is 10 keer sterker dan aluminium en tegelijkertijd lichter dan “gevleugeld metaal”.

MET bescherming tegen galactische kosmische straling, die gigantische energieën bezitten, is alles veel gecompliceerder. Er worden verschillende manieren voorgesteld om astronauten ertegen te beschermen. Rondom het schip kunt u een laagje beschermende stof aanbrengen vergelijkbaar met de atmosfeer van de aarde. Als u bijvoorbeeld water gebruikt, wat sowieso nodig is, heeft u een laag van 5 m dik nodig. In dit geval zal de massa van het waterreservoir de 500 ton benaderen, wat veel is. Je kunt ook ethyleen gebruiken, een vaste stof waarvoor geen tanks nodig zijn. Maar ook dan zou de benodigde massa minimaal 400 ton zijn. Er kan vloeibare waterstof worden gebruikt. Het blokkeert kosmische straling 2,5 keer beter dan aluminium. Het is waar dat brandstofcontainers omvangrijk en zwaar zouden zijn.

Werd voorgesteld een ander plan om mensen in een baan om de aarde te beschermen, die gebeld kan worden magnetisch circuit. Op een geladen deeltje dat door een magnetisch veld beweegt, wordt een kracht uitgeoefend die loodrecht op de bewegingsrichting staat (Lorentzkracht). Afhankelijk van de configuratie van de veldlijnen kan het deeltje in vrijwel elke richting afwijken of in een cirkelvormige baan terechtkomen, waar het voor onbepaalde tijd zal roteren. Om zo’n veld te creëren zijn magneten op basis van supergeleiding nodig. Zo'n systeem heeft een massa van 9 ton, het is veel lichter dan stoffenbescherming, maar nog steeds zwaar.

Voorstanders van een ander idee stellen voor om het ruimtevaartuig op te laden met elektriciteit Als de spanning van de buitenhuid 2 10 9 V is, kan het schip alle protonen van kosmische straling reflecteren met energieën tot 2 GeV. Maar elektrisch veld tegelijkertijd zal het zich uitstrekken tot een afstand van tienduizenden kilometers, en het ruimtevaartuig zal elektronen uit dit enorme volume aantrekken. Ze zullen met een energie van 2 GeV tegen de schil botsen en zich op dezelfde manier gedragen als kosmische straling.

“Kleding” voor ruimtewandelingen van kosmonauten buiten het ruimtevaartuig zou een compleet reddingssysteem moeten zijn:

· moet de noodzakelijke atmosfeer creëren voor het ademen en het handhaven van de druk;

· moet ervoor zorgen dat de door het menselijk lichaam gegenereerde warmte wordt afgevoerd;

· het moet beschermen tegen oververhitting als iemand zich aan de zonnige kant bevindt, en tegen afkoeling als hij zich in de schaduw bevindt; het verschil tussen hen is meer dan 100 0 C;

· beschermen tegen verblinding zonnestraling;

· beschermen tegen meteorische stoffen;

· moet vrij verkeer mogelijk maken.

De ontwikkeling van het ruimtepak begon in 1959. Er zijn verschillende aanpassingen aan ruimtepakken; ze veranderen en verbeteren voortdurend, voornamelijk door het gebruik van nieuwe, meer geavanceerde materialen.

Een ruimtepak is een complex en duur apparaat, en dit is gemakkelijk te begrijpen als je vertrouwd raakt met de eisen die bijvoorbeeld aan het ruimtepak van de Apollo-kosmonauten worden gesteld. Dit ruimtepak moet de astronaut beschermen tegen de volgende factoren:

Structuur van een semi-rigide ruimtepak (voor de ruimte)

Het eerste ruimtepak voor ruimtewandelingen, dat A. Leonov gebruikte, was stijf, onverzettelijk en woog ongeveer 100 kg, maar tijdgenoten beschouwden het als een echt wonder van technologie en 'een machine die complexer is dan een auto'.

Alle voorstellen om astronauten tegen kosmische straling te beschermen zijn dus niet betrouwbaar.

6. ONDERWIJS VAN HET HEELAL

Eerlijk gezegd willen we dat niet alleen weten

hoe het is ingericht, maar ook, indien mogelijk, om het doel te bereiken

utopisch en gedurfd van uiterlijk - begrijp waarom

de natuur is precies zo. Dit is

Prometheus element van wetenschappelijke creativiteit.

A.Einstein.

Kosmische straling komt dus naar ons toe vanuit de grenzeloze uitgestrektheid van het heelal. Hoe is het heelal zelf ontstaan?

Het was Einstein die de stelling bedacht op basis waarvan de hypothesen over het voorkomen ervan naar voren werden gebracht. Er zijn verschillende hypothesen voor de vorming van het heelal. In de moderne kosmologie zijn de twee meest populaire de oerknaltheorie en de inflatietheorie.

Moderne modellen van het heelal zijn gebaseerd op de algemene relativiteitstheorie van A. Einstein. Einsteins zwaartekrachtvergelijking heeft niet één, maar vele oplossingen, wat het bestaan ​​van veel kosmologische modellen verklaart.

Het eerste model werd in 1917 ontwikkeld door A. Einstein. Hij verwierp de postulaten van Newton over de absoluutheid en oneindigheid van ruimte en tijd. In overeenstemming met dit model is de wereldruimte homogeen en isotroop, is de materie daarin gelijkmatig verdeeld en wordt de zwaartekrachtaantrekking van massa's gecompenseerd door universele kosmologische afstoting. Het bestaan ​​van het heelal is oneindig, en de ruimte is grenzeloos, maar eindig. Het universum in het kosmologische model van Einstein is stationair, oneindig in tijd en grenzeloos in ruimte.

In 1922 ontdekte de Russische wiskundige en geofysicus A.A. Friedman verwierp het postulaat van stationariteit en vond een oplossing voor de vergelijking van Einstein, die het heelal beschrijft met een ‘uitdijende’ ruimte. In 1927 introduceerde de Belgische abt en wetenschapper J. Lemaitre op basis van astronomische waarnemingen het concept het begin van het heelal als een superdichte staat en de geboorte van het heelal als de oerknal. In 1929 ontdekte de Amerikaanse astronoom E.P. Hubble dat alle sterrenstelsels zich van ons af bewegen, en met een snelheid die toeneemt in verhouding tot de afstand: het sterrenstelsel breidt zich uit. De uitdijing van het heelal wordt als een wetenschappelijk vastgesteld feit beschouwd. Volgens de berekeningen van J. Lemaitre was de straal van het heelal in zijn oorspronkelijke staat 10 -12 cm, wat

qua grootte dichtbij de elektronenstraal, en zijn

de dichtheid was 10,96 g/cm3. Van

Vanaf zijn oorspronkelijke toestand begon het heelal uit te breiden als gevolg van de oerknal. A. A. Friedmans leerling G. A. Gamov suggereerde dat de temperatuur van de stof na de explosie was hoog en daalde met de uitdijing van het heelal. Zijn berekeningen lieten zien dat het heelal in zijn evolutie bepaalde stadia doormaakt, waarin de vorming van chemische elementen en structuren.

Hadron-tijdperk(zware deeltjes die sterke interacties aangaan). De duur van het tijdperk is 0,0001 s, de temperatuur is 10 12 graden Kelvin, de dichtheid is 10 14 g/cm 3. Aan het einde van het tijdperk vindt de vernietiging van deeltjes en antideeltjes plaats, maar er blijft een bepaald aantal protonen, hyperonen en mesonen over.

Tijdperk van leptonen(lichtdeeltjes die een elektromagnetische interactie aangaan). De duur van het tijdperk is 10 s, de temperatuur is 10 10 graden Kelvin, de dichtheid is 10 4 g/cm 3. De hoofdrol wordt gespeeld door lichtdeeltjes die deelnemen aan reacties tussen protonen en neutronen.

Fotonen tijdperk. Duur 1 miljoen jaar. Het grootste deel van de massa – de energie van het heelal – is afkomstig van fotonen. Tegen het einde van het tijdperk daalt de temperatuur van 10 10 naar 3000 graden Kelvin, de dichtheid - van 10 4 g/cm 3 naar 1021 g/cm 3. De hoofdrol wordt gespeeld door straling, die aan het einde van het tijdperk wordt gescheiden van materie.

Sterren tijdperk vindt plaats 1 miljoen jaar na de geboorte van het heelal. Tijdens het stellaire tijdperk begint het proces van vorming van protosterren en protosterrenstelsels.

Dan ontvouwt zich een grandioos beeld van de vorming van de structuur van de Metagalaxy.

Een andere hypothese is het inflatoire model van het heelal, dat rekening houdt met de schepping van het heelal. Het idee van creatie houdt verband met de kwantumkosmologie. Dit model beschrijft de evolutie van het heelal, beginnend vanaf het moment 10 -45 s na het begin van de uitdijing.

Volgens deze hypothese doorloopt de kosmische evolutie in het vroege heelal een aantal fasen. Het begin van het universum wordt door theoretisch natuurkundigen gedefinieerd als toestand van kwantumsuperzwaartekracht met een straal van het heelal van 10 -50 cm(ter vergelijking: de grootte van een atoom wordt gedefinieerd als 10 -8 cm, en de grootte van een atoomkern is 10-13 cm). De belangrijkste gebeurtenissen in het vroege heelal vonden plaats in een verwaarloosbaar korte tijdsperiode van 10-45 seconden tot 10-30 seconden.

Inflatie fase. Als gevolg van een kwantumsprong kwam het heelal in een toestand van aangeslagen vacuüm terecht bij afwezigheid van materie en straling intens uitgebreid volgens de exponentiële wet. Gedurende deze periode werden de ruimte en de tijd van het heelal zelf gecreëerd. Tijdens de periode van het inflatoire stadium, dat 10 -34 seconden duurde, is het heelal opgeblazen van onvoorstelbaar kleine kwantumgroottes (10 -33) tot onvoorstelbaar grote (10.100.000) cm, wat vele ordes van grootte groter is dan de grootte van het waarneembare heelal - 10 28 cm. Deze hele beginperiode in het heelal was er geen sprake van materie, geen straling.

Overgang van het inflatiestadium naar het fotonstadium. De toestand van het valse vacuüm viel uiteen, de vrijgekomen energie ging over in de geboorte van zware deeltjes en antideeltjes, die na vernietiging een krachtige flits van straling (licht) gaven die de ruimte verlichtte.

Fase van scheiding van materie van straling: de stof die overblijft na vernietiging werd transparant voor straling, het contact tussen de stof en de straling verdween. De straling gescheiden van de materie is modern relikwie achtergrond is een restverschijnsel van de initiële straling die ontstond na de explosie aan het begin van de vorming van het heelal. IN verdere ontwikkeling Het heelal bewoog zich in de richting van de eenvoudigste homogene toestand naar de creatie van steeds complexere structuren - atomen (aanvankelijk waterstofatomen), sterrenstelsels, sterren, planeten, de synthese van zware elementen in de ingewanden van sterren, inclusief die welke nodig zijn voor de creatie van leven, tot het ontstaan ​​van leven en hoe de mens de kroon van de schepping is.

Het verschil tussen de fasen van de evolutie van het heelal in het inflatiemodel en het oerknalmodel Dit geldt alleen voor de beginfase van ongeveer 10–30 s. Er zijn dan geen fundamentele verschillen tussen deze modellen. Verschillen in verklaring van de mechanismen van kosmische evolutie geassocieerd met ideologische opvattingen .

De eerste was het probleem van het begin en het einde van het bestaan ​​van het heelal, waarvan de erkenning in tegenspraak was met de materialistische uitspraken over eeuwigheid, niet-creatie en onverwoestbaarheid, enz. van tijd en ruimte.

In 1965 bewezen de Amerikaanse theoretische natuurkundigen Penrose en S. Hawking een stelling volgens welke er in elk model van het heelal met expansie noodzakelijkerwijs een singulariteit moet zijn - een breuk in tijdlijnen in het verleden, die kan worden opgevat als het begin van de tijd. . Hetzelfde geldt voor de situatie waarin expansie wordt vervangen door compressie - dan zal er in de toekomst een breuk in de tijdlijnen optreden - het einde der tijden. Bovendien wordt het punt waarop de compressie begon geïnterpreteerd als het einde der tijden: de Great Drain, waarin niet alleen sterrenstelsels stromen, maar ook de 'gebeurtenissen' uit het hele verleden van het heelal.

Het tweede probleem houdt verband met de schepping van de wereld uit het niets. A.A. Friedman leidt wiskundig het moment af van het begin van de uitbreiding van de ruimte zonder volume, en in zijn populaire boek ‘The World as Space and Time’, gepubliceerd in 1923, spreekt hij over de mogelijkheid om ‘de wereld uit het niets te creëren. ” Een poging om het probleem van het ontstaan ​​van alles uit niets op te lossen werd in de jaren 80 ondernomen door de Amerikaanse natuurkundige A. Gut en de Sovjet-natuurkundige A. Linde. De energie van het heelal, die behouden blijft, was verdeeld in zwaartekracht- en niet-gravitatiedelen verschillende tekens. En dan zal de totale energie van het heelal gelijk zijn aan nul.

De grootste moeilijkheid voor wetenschappers ontstaat bij het verklaren van de oorzaken van de kosmische evolutie. Er zijn twee hoofdconcepten die de evolutie van het heelal verklaren: het concept van zelforganisatie en het concept van creationisme.

Voor het concept van zelforganisatie is het materiële universum de enige realiteit, en er bestaat naast deze realiteit geen andere realiteit. In dit geval wordt de evolutie als volgt beschreven: er is een spontane ordening van systemen in de richting van de vorming van steeds complexere structuren. Dynamische chaos schept orde. Er is geen doel van kosmische evolutie.

Binnen het raamwerk van het concept van creationisme, dat wil zeggen creatie, wordt de evolutie van het universum geassocieerd met de implementatie van een programma dat wordt bepaald door een realiteit van een hogere orde dan de materiële wereld. Voorstanders van het creationisme vestigen de aandacht op het bestaan ​​van gerichte ontwikkeling eenvoudige systemen naar meer complexe en informatie-intensieve, waarin de voorwaarden voor de opkomst van het leven en de mens werden gecreëerd. Het bestaan ​​van het heelal waarin we leven hangt af van de numerieke waarden van fundamentele fysische constanten - de constante van Planck, de zwaartekrachtconstante, enz. De numerieke waarden van deze constanten bepalen de belangrijkste kenmerken van het heelal, de grootte van atomen, planeten, sterren, de dichtheid van materie en de levensduur van het heelal. Daarom wordt de conclusie getrokken dat de fysieke structuur van het heelal geprogrammeerd en gericht is op het ontstaan ​​van leven. Het uiteindelijke doel van de kosmische evolutie is de verschijning van de mens in het universum in overeenstemming met de plannen van de Schepper.

Een ander onopgelost probleem is verder lot Universum. Zal het voor onbepaalde tijd blijven uitzetten of zal dit proces na enige tijd worden omgekeerd en zal de compressiefase beginnen? De keuze tussen deze scenario’s kan worden gemaakt als er gegevens zijn over de totale massa materie in het heelal (of de gemiddelde dichtheid ervan), die nog niet voldoende zijn.

Als de energiedichtheid in het heelal laag is, zal het voor altijd uitdijen en geleidelijk afkoelen. Als de energiedichtheid groter is dan een bepaalde kritische waarde, wordt de expansiefase vervangen door een compressiefase. Het heelal zal kleiner worden en opwarmen.

Het inflatiemodel voorspelde dat de energiedichtheid van cruciaal belang zou zijn. Astrofysische waarnemingen uitgevoerd vóór 1998 gaven echter aan dat de energiedichtheid ongeveer 30% van de kritische waarde bedroeg. Maar de ontdekkingen van de afgelopen decennia hebben het mogelijk gemaakt om de ontbrekende energie te ‘vinden’. Het is bewezen dat een vacuüm positieve energie heeft (donkere energie genoemd) en dat deze gelijkmatig in de ruimte is verdeeld (wat opnieuw bewijst dat er geen “onzichtbare” deeltjes in een vacuüm zijn).

Tegenwoordig zijn er veel meer opties om de vraag over de toekomst van het heelal te beantwoorden, en deze hangen in grote mate af van welke theorie die verborgen energie verklaart correct is. Maar we kunnen ondubbelzinnig zeggen dat onze nakomelingen het zullen zien de wereld om ons heen totaal anders dan jij en ik.

Er zijn zeer redelijke vermoedens dat er naast de objecten die we in het heelal zien, er nog een groter aantal verborgen is, maar ook met massa, en deze ‘donkere massa’ kan 10 of meer keer groter zijn dan de zichtbare.

In het kort kunnen de kenmerken van het heelal in deze vorm worden gepresenteerd.

Korte biografie Universum

Leeftijd: 13,7 miljard jaar

Grootte van het waarneembare deel van het heelal:

13,7 miljard lichtjaar, ongeveer 10 28 cm

Gemiddelde dichtheid stoffen: 10 -29 g/cm3

Gewicht: ruim 10.50 ton

Gewicht bij geboorte:

volgens de Big Bang-theorie - oneindig

volgens de inflatietheorie - minder dan een milligram

Temperatuur van het heelal:

op het moment van explosie – 10 27 K

modern – 2,7 K

7. CONCLUSIE

Door informatie te verzamelen over kosmische straling en de impact ervan op het milieu, raakte ik ervan overtuigd dat alles in de wereld met elkaar verbonden is, dat alles stroomt en verandert, en dat we voortdurend de echo's van het verre verleden voelen, beginnend bij de vorming van het heelal.

Deeltjes die ons vanuit andere sterrenstelsels hebben bereikt, dragen informatie over verre werelden met zich mee. Deze ‘ruimtewezens’ kunnen een aanzienlijke impact hebben op de natuur en biologische processen op onze planeet.

Alles is anders in de ruimte: aarde en lucht, zonsondergangen en zonsopgangen, temperatuur en druk, snelheden en afstanden. Veel ervan lijkt ons onbegrijpelijk.

De ruimte is nog niet onze vriend. Het confronteert de mens als een buitenaardse en vijandige kracht, en elke astronaut die in een baan om de aarde komt, moet klaar zijn om ertegen te vechten. Dit is erg moeilijk, en een persoon komt niet altijd als overwinnaar tevoorschijn. Maar hoe duurder de overwinning is, hoe waardevoller deze is.

De invloed van de ruimte is vrij moeilijk in te schatten; enerzijds heeft het geleid tot het ontstaan ​​van het leven en anderzijds zijn we gedwongen ons ertegen te verdedigen; In dit geval is het uiteraard noodzakelijk om een ​​compromis te vinden en te proberen het fragiele evenwicht dat momenteel bestaat niet te vernietigen.

Yuri Gagarin, die de aarde voor het eerst vanuit de ruimte zag, riep uit: "Wat is ze klein!" We moeten deze woorden onthouden en met alle macht voor onze planeet zorgen. We kunnen immers alleen vanaf de aarde de ruimte in.

8. BIBLIOGRAFIE.

1. Bouldakov L.A., Kalistratova V.S. Radioactieve straling en gezondheid, 2003.

2. Levitan E.P. Astronomie. – M.: Onderwijs, 1994.

3. Parker Yu. Hoe ruimtereizigers te beschermen. // In de wereld van de wetenschap. - 2006, nr. 6.

4. Prigozhin I.N. Verleden en toekomst van het heelal. – M.: Kennis, 1986.

5. Hawking S. Een korte geschiedenis van de tijd, van de oerknal tot zwarte gaten. – Sint-Petersburg: Amphora, 2001.

6. Encyclopedie voor kinderen. Ruimtevaart. – M.: “Avanta+”, 2004.

7. http://www. rol. ru/ nieuws/ misc/ spacenews/ 00/12/25. htm

8. http://www. grani. ru/Maatschappij/Wetenschap/m. 67908.html

De ruimte is radioactief. Het is simpelweg onmogelijk om je te verbergen voor straling. Stel je voor dat je midden in een zandstorm staat, en een draaikolk van kleine steentjes wervelt voortdurend om je heen, waardoor je huid pijn doet. Zo ziet kosmische straling eruit. En deze straling veroorzaakt aanzienlijke schade. Maar het probleem is dat ioniserende straling, in tegenstelling tot kiezelstenen en stukken aarde, niet terugkaatst op menselijk vlees. Het gaat door haar heen zoals een kanonskogel door een gebouw gaat. En deze straling veroorzaakt aanzienlijke schade.

Vorige week publiceerden wetenschappers van het University of Rochester Medical Center een onderzoek waaruit bleek dat langdurige blootstelling aan galactische straling, waaraan astronauten op Mars mogelijk worden blootgesteld, het risico op de ziekte van Alzheimer kan vergroten.

Het lezen van de mediaberichten over dit onderzoek maakte mij nieuwsgierig. We sturen al meer dan een halve eeuw mensen de ruimte in. We hebben de mogelijkheid om een ​​hele generatie astronauten te volgen – hoe deze mensen oud worden en sterven. En we houden voortdurend de gezondheidsstatus in de gaten van degenen die vandaag de ruimte in vliegen. Wetenschappelijke werken, zoals die uitgevoerd aan de Universiteit van Rochester, worden uitgevoerd op laboratoriumdieren zoals muizen en ratten. Ze zijn bedoeld om ons te helpen ons voor te bereiden op de toekomst. Maar wat weten we over het verleden? Heeft straling gevolgen gehad voor mensen die al in de ruimte zijn geweest? Welke invloed heeft dit op degenen die zich momenteel in een baan om de aarde bevinden?

Er is één belangrijk verschil tussen de astronauten van vandaag en de astronauten van de toekomst. Het verschil is de aarde zelf.

Galactische kosmische straling, ook wel kosmische straling genoemd, is wat onderzoekers het meest zorgwekkend maakt. Het bestaat uit deeltjes en stukjes atoom die ontstaan ​​kunnen zijn als gevolg van de vorming van een supernova. Het grootste deel van deze straling, ongeveer 90%, bestaat uit protonen die uit waterstofatomen zijn gescheurd. Deze deeltjes vliegen met bijna de snelheid van het licht door het sterrenstelsel.

En dan treffen ze de aarde. Onze planeet heeft een aantal verdedigingsmechanismen die ons beschermen tegen de gevolgen van kosmische straling. Ten eerste stoot het magnetische veld van de aarde sommige deeltjes af en blokkeert andere volledig. Deeltjes die deze barrière hebben overwonnen, beginnen in botsing te komen met atomen in onze atmosfeer.

Als je een grote Legotoren van de trap gooit, breekt deze in kleine stukjes die bij elke nieuwe stap wegvliegen. Ongeveer hetzelfde gebeurt in onze atmosfeer en met galactische straling. Deeltjes botsen met atomen en vallen uiteen om nieuwe deeltjes te vormen. Deze nieuwe deeltjes raken weer iets en vallen weer uit elkaar. Bij elke stap die ze zetten, verliezen ze energie. De deeltjes vertragen en worden geleidelijk zwakker. Tegen de tijd dat ze op het aardoppervlak ‘stoppen’, beschikken ze niet langer over de krachtige reserve aan galactische energie die ze voorheen bezaten. Deze straling is veel minder gevaarlijk. Een klein Lego-stukje raakt veel zwakker dan een toren die daaruit is samengesteld.

Alle astronauten die we de ruimte in hebben gestuurd, hebben op veel manieren geprofiteerd van de beschermende barrières van de aarde, althans gedeeltelijk. Francis Cucinotta vertelde mij hierover. Hij is de wetenschappelijk directeur van het NASA-programma om de effecten van straling op mensen te bestuderen. Dit is precies de man die je kan vertellen hoe schadelijk straling is voor astronauten. Volgens hem bevindt de mens zich, met uitzondering van de Apollo-vluchten naar de maan, in de ruimte onder invloed van het aardmagnetisch veld. Het Internationale Ruimtestation bevindt zich bijvoorbeeld boven de atmosfeer, maar nog steeds diep in de eerste verdedigingslinie. Onze astronauten worden niet volledig blootgesteld aan kosmische straling.

Bovendien zijn ze gedurende een vrij korte tijd onder dergelijke invloed. De langste vlucht naar de ruimte duurde een beetje meer dan een jaar. En dit is belangrijk omdat de schade door straling een cumulatief effect heeft. Je riskeert veel minder wanneer je zes maanden in het ISS verblijft dan wanneer je een (nog theoretische) meerjarige reis naar Mars maakt.

Maar wat interessant en behoorlijk alarmerend is, vertelde Cucinotta, is dat zelfs met al deze beschermingsmechanismen we zien dat straling een negatieve invloed heeft op astronauten.

Een heel onaangenaam iets is cataract: veranderingen in de ooglens die vertroebeling veroorzaken. Omdat er door een troebele lens minder licht in het oog komt, zien mensen met staar minder goed. In 2001 onderzochten Cucinotta en zijn collega's gegevens uit een lopend onderzoek naar de gezondheid van astronauten en kwamen tot de volgende conclusie. Astronauten die werden blootgesteld aan een hogere dosis straling (omdat ze presteerden). meer vluchten in de ruimte of vanwege de aard van hun missies*) hadden meer kans op het ontwikkelen van staar dan degenen die een lagere stralingsdosis kregen.

Er is waarschijnlijk ook sprake van een verhoogd risico op kanker, al is het lastig dit risico kwantitatief en nauwkeurig te analyseren. Feit is dat we geen epidemiologische gegevens hebben over het soort straling waaraan astronauten worden blootgesteld. We kennen het aantal gevallen van kanker na de atoombomaanslagen op Hiroshima en Nagasaki, maar deze straling is niet vergelijkbaar met galactische straling. Cucinotta maakt zich vooral zorgen over hoogfrequente deeltjesionen: hoogatomaire, hoogenergetische deeltjes.

Dit zijn zeer zware deeltjes en ze bewegen erg snel. Op het aardoppervlak ervaren we de effecten ervan niet. Ze worden eruit gezeefd, vertraagd en in stukken gebroken verdedigingsmechanismen van onze planeet. Hoogfrequente ionen kunnen echter meer schade en meer gevarieerde schade aanrichten dan de straling waarmee radiologen bekend zijn. We weten dit omdat wetenschappers bloedmonsters van astronauten voor en na de ruimtevlucht vergelijken.

Cucinotta noemt dit een pre-flight check. Wetenschappers nemen een bloedmonster af van een astronaut voordat hij de ruimte in gaat. Wanneer een astronaut in de ruimte is, verdelen wetenschappers het afgenomen bloed in delen en stellen het bloot aan gammastraling in verschillende mate. Dit lijkt op de schadelijke straling die we soms op aarde tegenkomen. Als de astronaut vervolgens terugkeert, vergelijken ze deze met gammastraling opgenomen bloedmonsters met wat er feitelijk met hem is gebeurd in de ruimte. “We zien twee tot drievoudige verschillen tussen verschillende astronauten,” vertelde Cucinotta me.