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. De eerste Amerikaanse kunstmatige satelliet die ze in een baan om de aarde brachten, was veel kleiner dan de Sovjet-satelliet, maar Van Allen overwoog er een geigerteller aan te bevestigen. Zo werd de verklaring van het einde van de negentiende eeuw officieel bevestigd. uitstekende wetenschapper Nikola Tesla de hypothese dat de aarde is omgeven door een gordel van intense straling.

Foto van de aarde door astronaut William Anders

tijdens de Apollo 8-missie (NASA-archief)

Tesla werd echter beschouwd als een grote excentriekeling en zelfs gek door de academische wetenschap, dus zijn hypothesen over de gigantische elektrische lading die door de zon wordt gegenereerd, zijn al lang opgeborgen, en de term " zonnige wind' ontlokte niets anders dan een glimlach. Maar dankzij Van Allen werden de theorieën van Tesla nieuw leven ingeblazen. Met de indiening van Van Allen en een aantal andere onderzoekers werd ontdekt dat de stralingsgordels in de ruimte beginnen op 800 km boven het aardoppervlak en zich uitstrekken tot 24.000 km. Aangezien het stralingsniveau daar min of meer constant is, zou de inkomende straling ongeveer gelijk moeten zijn aan de uitgaande. Anders zou het ofwel ophopen totdat het de aarde "bakte", zoals in een oven, of opdrogen. Bij deze gelegenheid schreef Van Allen: “Stralingsgordels zijn te vergelijken met een lekkend vat, dat voortdurend wordt aangevuld door de zon en de atmosfeer in stroomt. Een groot deel van de zonnedeeltjes stroomt over het vat en spat eruit, vooral in de poolzones, wat leidt tot aurora's, 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 focussen of te concentreren. Maar aangezien ze in zichzelf alleen 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 was, dan zou de kolossale stralingsstroom zowel de capsules als de astronauten verbranden op het deel van het maanoppervlak waar ze hun dag doorbrachten. Deze straling is niet alleen gevaarlijk - het is dodelijk!

In 1963 vertelden Sovjetwetenschappers aan de beroemde Britse astronoom Bernard Lovell dat ze niet wisten hoe ze astronauten moesten beschermen tegen de dodelijke effecten van kosmische straling. Dit betekende dat zelfs de veel dikkere metalen omhulsels van de Russische voertuigen de straling niet aankonden. Hoe zou dan het dunste (bijna folieachtige) metaal dat in Amerikaanse capsules wordt gebruikt, de astronauten kunnen beschermen? NASA wist dat het onmogelijk was. De ruimte-apen stierven minder dan 10 dagen na hun terugkeer, maar NASA heeft ons nooit de ware oorzaak van hun dood verteld.

Astronaut aap (RGANT archief)

De meeste mensen, zelfs goed thuis in de ruimte, zijn zich niet bewust van het bestaan ​​van dodelijke straling die de ruimte binnendringt. Vreemd genoeg (en misschien alleen om redenen die kunnen worden geraden), komt in de Amerikaanse "Illustrated Encyclopedia of Space Technology" de uitdrukking "kosmische straling" niet één keer voor. En over het algemeen omzeilen Amerikaanse onderzoekers (vooral die van NASA) dit onderwerp op anderhalve kilometer afstand.

Ondertussen stuurde Lovell, na te hebben gesproken met Russische collega's die heel goed wisten over kosmische straling, de informatie die hij had naar NASA-beheerder Hugh Dryden, maar hij negeerde het.

Een van de astronauten die naar verluidt de maan bezocht, 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 goede dosis straling betekende voor degenen die daar waren, 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 de bemanning niet bloot te stellen aan verhoogde doses straling."

Dus wat betekent "begrijpen en voorbereiden"? Betekent dit dat buiten de Van Allen-gordels de rest van de ruimte vrij is van straling? Of had NASA een geheime strategie om zich te verbergen voor zonnevlammen nadat de definitieve beslissing over de expeditie was genomen?

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

Terwijl Armstrong en Aldrin ruimtewerk deden

op het oppervlak van de maan, Michael Collins

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

Andere experts beweren echter: "Het is alleen mogelijk om de geschatte datum van toekomstige maximale straling en hun dichtheid te voorspellen."

De Sovjetkosmonaut Leonov ging in 1966 toch de ruimte in - echter in een superzwaar loden pak. Maar na slechts drie jaar sprongen Amerikaanse astronauten op het oppervlak van de maan, en niet in superzware ruimtepakken, maar integendeel! Misschien zijn NASA-specialisten er in de loop der jaren in geslaagd een soort ultralicht materiaal te vinden dat betrouwbaar beschermt tegen straling?

Onderzoekers ontdekken echter plotseling dat in ieder geval Apollo 10, Apollo 11 en Apollo 12 precies vertrokken in die periodes waarin het aantal zonnevlekken en de bijbehorende zonneactiviteit een maximum naderde. Het algemeen aanvaarde theoretische maximum van de 20e zonnecyclus duurde van december 1968 tot december 1969. Gedurende deze periode zouden de Apollo 8-, Apollo 9-, Apollo 10-, Apollo 11- en Apollo 12-missies de beschermingszone van de Van Allen-gordels hebben overschreden en de circumlunaire ruimte zijn binnengegaan.

Verdere studie van de maandelijkse grafieken toonde aan dat enkele zonnevlammen een willekeurig fenomeen zijn dat spontaan optreedt gedurende een cyclus van 11 jaar. Het komt ook voor dat tijdens de "lage" periode van de cyclus in korte tijd een groot aantal uitbraken plaatsvindt, 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. Aangezien 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 met behulp van loden containers. Maar als de raketkracht voldoende was om zoiets op te tillen overgewicht, waarom moest het dan de ruimte in in dunne 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 beschermlaag, genaamd "Mylar", volgens de Apollo 11-bemanning, bleek zo zwaar te zijn dat het dringend van de maanmodule moest worden gewassen!

Het lijkt erop dat NASA speciale jongens heeft uitgekozen voor de maanexpedities, echter aangepast aan de omstandigheden, niet uit staal gegoten, maar uit lood. De Amerikaanse onderzoeker van het probleem, Ralph Rene, was niet te lui om te berekenen hoe vaak elk van de zogenaamd gehouden maanexpedities onder zonneactiviteit moest vallen.

Trouwens, een van de gezaghebbende NASA-medewerkers (trouwens een vooraanstaand natuurkundige) Bill Modlin rapporteerde in zijn werk "Prospects for Interstellar Travel" openhartig: "Zonnevlammen kunnen GeV-protonen uitzenden in hetzelfde energiebereik als de meeste kosmische deeltjes, maar veel intenser. Een toename van hun energie met verbeterde straling is van bijzonder gevaar, aangezien GeV-protonen enkele meters materiaal binnendringen ... Zonne- (of stellaire) fakkels met het vrijkomen van protonen vormen een zeer ernstig gevaar dat periodiek optreedt in de interplanetaire ruimte, wat een stralingsdosis van honderdduizenden röntgenstralen in een paar uur afstand van de zon tot de aarde. Zo'n dosis is dodelijk en is miljoenen keren hoger dan de toegestane dosis. De dood kan in korte tijd na 500 röntgenstraling optreden.

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

Maar misschien heeft NASA echt een soort van ultraduurzame ruimtepakken voor hen ontwikkeld, met behulp van (duidelijk, zeer geheim) ultralicht materiaal dat beschermt tegen straling? Maar waarom werd het nergens anders gebruikt, zoals ze zeggen, voor vreedzame doeleinden? Nou, ze wilden de USSR niet helpen met Tsjernobyl: de perestrojka was tenslotte nog niet begonnen. Maar er gebeurde bijvoorbeeld in 1979 in diezelfde VS bij de kerncentrale van Three Mile Island een groot ongeluk in het reactorblok, wat leidde tot het smelten van de reactorkern. Dus waarom gebruikten de Amerikaanse vereffenaars geen ruimtepakken gebaseerd op de veelgeprezen NASA-technologie ter waarde van niet minder dan $ 7 miljoen om deze nucleaire mijn met vertraagde werking op hun grondgebied te elimineren? ..

Alle organismen hebben vanaf het moment van hun verschijning op aarde bestaan, ontwikkeld en geëvolueerd onder de constante invloed van straling. Straling is net zo natuurlijk een natuurlijk fenomeen zoals wind, eb en vloed, regen, enz.

De natuurlijke stralingsachtergrond (NRF) was aanwezig op de aarde in alle stadia van haar vorming. Het duurde lang voordat het leven verscheen, en toen de biosfeer. 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 van het zonnestelsel beïnvloedde. Elk organisme wordt blootgesteld aan de stralingsachtergrond die kenmerkend is voor het gebied. Tot de jaren 40 het was te wijten aan 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 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. Alle objecten om ons heen en onszelf in absolute zin woorden zijn radioactief.

De wereldbevolking krijgt de grootste dosis straling van natuurlijke bronnen straling. De meeste van hen zijn zodanig dat het absoluut onmogelijk is om straling ervan te vermijden. Door de hele geschiedenis van de aarde verschillende soorten straling dringt vanuit de ruimte het aardoppervlak binnen en komt van radioactieve stoffen in 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 ze van externe straling) of ze kunnen zich in de lucht bevinden die een persoon inademt, in voedsel of water en in het lichaam terechtkomen (deze methode van bestraling is intern genoemd).

Elke bewoner van de aarde wordt blootgesteld aan straling van natuurlijke stralingsbronnen. Het hangt gedeeltelijk af van waar mensen wonen.Het stralingsniveau is op sommige plaatsen op de wereld, vooral waar radioactief gesteente voorkomt, veel hoger dan gemiddeld, en op andere plaatsen is het lager. Aardse stralingsbronnen zijn samen verantwoordelijk voor het grootste deel van de blootstelling waaraan een persoon wordt blootgesteld als gevolg van 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 bijgedragen door kosmische straling, voornamelijk door externe bestraling.

De natuurlijke stralingsachtergrond wordt gevormd door kosmische straling (16%) en straling die wordt veroorzaakt door radionucliden die in de natuur worden verspreid in de aardkorst, oppervlaktelucht, bodem, water, planten, voedselproducten, in dierlijke en menselijke organismen (84%). De technogene stralingsachtergrond wordt voornamelijk geassocieerd met de verwerking en verplaatsing van gesteenten, de verbranding van kolen, olie, gas en andere fossiele brandstoffen, maar ook met het testen van kernwapens en kernenergie.

De natuurlijke stralingsachtergrond is een integrale omgevingsfactor die een aanzienlijke impact heeft op het menselijk leven. De natuurlijke stralingsachtergrond varieert sterk in verschillende delen van de aarde. De equivalente dosis in het menselijk lichaam is gemiddeld 2 mSv = 0,2 rem. Evolutionaire ontwikkeling laat zien dat onder natuurlijke achtergrondomstandigheden optimale omstandigheden voor het leven van mens, dier en plant. Daarom is het bij het beoordelen van het gevaar als gevolg van ioniserende straling essentieel om de aard en niveaus van blootstelling van verschillende bronnen te kennen.

Aangezien radionucliden, zoals alle 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, zoals hierboven vermeld, is ook afhankelijk van een aantal factoren en kan meerdere keren verschillen. Zo is de natuurlijke stralingsachtergrond op verschillende plaatsen op de wereld anders. Dit hangt samen met de conditionaliteit van het begrip “normale stralingsachtergrond”: met hoogte boven zeeniveau neemt de achtergrond toe door kosmische straling, op plaatsen waar graniet of thoriumrijk zand aan de oppervlakte komt, is de stralingsachtergrond ook hoger , enzovoort. Daarom kunnen we alleen praten over de gemiddelde natuurlijke stralingsachtergrond voor een bepaald gebied, territorium, land, enz.

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

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

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

Kosmische straling bestaat uit drie componenten die verschillen in oorsprong:

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 aardmagnetisch veld - op een afstand van 1,2-8 aardstralen zijn de 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 α-deeltjes (20%), wat de prevalentie van waterstof en helium in het heelal weerspiegelt. Van de zware ionen zijn ijzerionen vanwege hun relatief hoge intensiteit en grote atoomnummer van het grootste belang.

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

Levenslang. De levensduur van deeltjes in kosmische straling is ongeveer 200 miljoen jaar. Deeltjes worden vastgehouden door het magnetische veld van de interstellaire ruimte.

Interactie met de atmosfeer . Bij het binnenkomen van de atmosfeer interageren kosmische stralen met stikstof-, zuurstof- en argonatomen. Botsingen van deeltjes met elektronen komen vaker voor dan met kernen, maar hoogenergetische deeltjes verliezen weinig energie. Bij botsingen met kernen verlaten deeltjes bijna altijd de stroom, dus de verzwakking van de primaire straling is bijna volledig het gevolg van 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, d.w.z. er wordt een hele cascade van reacties gevormd, een zogenaamde uitgebreide luchtdouche. Eén hoogenergetisch primair deeltje kan aanleiding geven tot een regenbui die tien opeenvolgende generaties van reacties omvat waarin miljoenen deeltjes worden geboren.

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

Cosmogene radionucliden

Als gevolg van kernreacties onder invloed van kosmische straling in de atmosfeer en gedeeltelijk in de lithosfeer ontstaan ​​radioactieve kernen. Hiervan wordt de grootste bijdrage aan het ontstaan ​​van de dosis 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, levert koolstof-14 de grootste bijdrage aan de blootstelling. Een volwassene consumeert ~ 95 kg koolstof per jaar met voedsel.

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

De vermelde soorten straling zijn primair, ze verdwijnen bijna 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. De samenstelling van de 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 breedte,

Hoogten boven zeeniveau.

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

Radionucliden van de aardkorst.

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

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

Al miljarden jaren is er een constant proces van radioactief verval van instabiele atoomkernen. Als gevolg hiervan nam de totale radioactiviteit van de aardse materie en gesteenten geleidelijk af. Relatief kortlevende isotopen vervielen volledig. Bewaard zijn voornamelijk elementen met een halfwaardetijd gemeten in miljarden jaren, evenals relatief kortlevende secundaire producten van radioactief verval, resulterend in opeenvolgende ketens van transformaties, de zogenaamde families van radioactieve elementen. In de aardkorst kunnen natuurlijke radionucliden min of meer gelijkmatig verspreid of geconcentreerd zijn in de vorm van afzettingen.

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

Radionucliden die behoren tot radioactieve families (serie),

Andere (niet behorende tot radioactieve families) radionucliden die tijdens de vorming van de planeet in de aardkorst zijn opgenomen,

Radionucliden gevormd onder invloed van kosmische straling.

Tijdens de vorming van de aarde kwamen naast stabiele nucliden ook radionucliden in de samenstelling van de aardkorst terecht. De meeste van deze radionucliden behoren tot de zogenaamde radioactieve families (reeksen). Elke rij is een keten van opeenvolgende radioactieve transformaties, wanneer de kern gevormd tijdens het verval van de ouderkern ook op zijn beurt vervalt, waardoor opnieuw een onstabiele kern ontstaat, enz. Het begin van zo'n keten is een radionuclide die niet is gevormd uit een andere radionuclide, maar zit sinds hun geboorte in de aardkorst en de biosfeer. Deze radionuclide wordt de voorouder genoemd en de hele familie(reeks) is naar hem 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 rijen eindigen met stabiele isotopen van lood.

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

Ongeveer 0,0003% (volgens verschillende bronnen 0,00025-0,0004%) van de massa van de aardkorst is uranium. Dat wil zeggen, een kubieke meter van de meest voorkomende grond bevat gemiddeld 5 gram uranium. 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 voorloper zijn van zijn eigen radioactieve reeks. Het overgrote deel van natuurlijk uranium (99,3%) is uranium-238. Deze radionuclide is zeer stabiel, de kans op 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 het aantal gehalveerd. Hieruit volgt op zijn beurt dat de stralingsachtergrond op onze planeet vroeger hoger was. Ketens van radioactieve transformaties die natuurlijke radionucliden van de uraniumreeks genereren:

De radioactieve reeks omvat zowel langlevende radionucliden (dat wil zeggen radionucliden met een lange halfwaardetijd) als kortlevende, maar alle radionucliden van de reeks komen in de natuur voor, zelfs degenen 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 snelheid van verval van elke radionuclide is gelijk aan de snelheid van zijn vorming.

Er zijn natuurlijke radionucliden die tijdens de vorming van de planeet in de samenstelling van de aardkorst terecht zijn gekomen en die niet tot de uranium- of thoriumreeks behoren. De eerste is kalium-40. Het gehalte van 40 K in de aardkorst is 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 interne dosis van menselijke blootstelling.

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 breekt op twee manieren af. Ongeveer 88% van zijn atomen ervaren bètastraling en veranderen in calcium-40-atomen. De resterende 12% van de atomen, die K-capture 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 zijn kosmogene radionucliden. Deze radionucliden worden gevormd door kosmische straling van stabiele nucliden als gevolg van kernreacties. Deze omvatten tritium, beryllium-7, koolstof-14, natrium-22. Bijvoorbeeld de kernreacties van de vorming van tritium en koolstof-14 uit stikstof onder invloed van kosmische neutronen:

Koolstof neemt een speciale plaats in onder de natuurlijke radio-isotopen. Natuurlijke koolstof bestaat uit twee stabiele isotopen, waarvan koolstof-12 de boventoon voert (98,89%). De rest komt bijna volledig voor rekening van de koolstof-13 isotoop (1,11%).

Naast stabiele isotopen van koolstof zijn er nog vijf andere radioactieve bekend. Vier daarvan (koolstof-10, koolstof-11, koolstof-15 en koolstof-16) hebben zeer korte halfwaardetijden (seconden en fracties van een seconde). De vijfde radio-isotoop, koolstof-14, heeft een halfwaardetijd van 5730 jaar.

In de natuur is de concentratie koolstof-14 extreem laag. In moderne planten bijvoorbeeld is één atoom van deze isotoop goed voor 109 koolstof-12- en koolstof-13-atomen. Met de komst van atoomwapens en nucleaire technologie wordt koolstof-14 echter kunstmatig verkregen door de interactie van langzame neutronen met atmosferische stikstof, dus de hoeveelheid groeit voortdurend.

Er is enige conventie met betrekking tot het gezichtspunt van welke achtergrond als "normaal" wordt beschouwd. Dus, met een "gemiddelde planetaire" jaarlijkse effectieve dosis per persoon van 2,4 mSv in veel landen, is deze waarde 7-9 mSv / jaar. Dat wil zeggen, sinds onheuglijke tijden leven miljoenen mensen in omstandigheden van natuurlijke dosisbelastingen, die vele malen hoger zijn dan het gemiddelde. Medische studies en demografische statistieken tonen aan dat dit op geen enkele manier hun leven beïnvloedt, dat heeft het niet negatieve impact op hun gezondheid en de gezondheid van hun nakomelingen.

Over de conventionaliteit van het concept van "normale" natuurlijke achtergrond gesproken, men kan ook een aantal plaatsen op de planeet aangeven waar het niveau van natuurlijke straling het gemiddelde overschrijdt, niet alleen meerdere keren, maar ook tientallen keren (tabel), tientallen en honderdduizenden inwoners worden hieraan blootgesteld. En dit is ook de norm, het heeft ook op geen enkele manier invloed op hun gezondheid. Bovendien zijn veel gebieden met een hoge stralingsachtergrond al eeuwenlang plaatsen van massatoerisme (zeekusten) en erkende vakantieoorden (Kaukasische Mineralnye Vody, Karlovy Vary, enz.).

Onderstaande tekst moet worden beschouwd als de persoonlijke mening van de auteur. Hij heeft geen geheime informatie (of toegang daartoe). Het enige dat wordt vermeld, 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 universum tegenover warme eiwitorganismen ernstig te overschatten. Dit wordt vooral duidelijk wanneer sciencefictionschrijvers reizen naar andere planeten beschrijven. Helaas, de verkenning van de "echte ruimte" in plaats van de gebruikelijke honderden "kame" onder de bescherming van het aardmagnetisch veld zal een moeilijkere onderneming zijn dan het de leek nog maar tien jaar geleden leek.

Dus hier is mijn hoofdscriptie. Het psychologische klimaat en de conflicten binnen de bemanning zijn verre van de belangrijkste problemen waarmee een persoon te maken krijgt 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 "R".

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

Ioniserende straling in de ruimte (buiten de paar honderd kilometer nabije aardse ruimte die de mens echt beheerst) bestaat uit twee delen.

Straling van de zon. Dit is in de eerste plaats de "zonnewind" - een stroom deeltjes die constant in alle richtingen van de ster "waait" en die buitengewoon goed is voor toekomstige ruimtevaarders, omdat ze hierdoor goed kunnen accelereren voor reizen buiten het zonnestelsel. Maar voor levende wezens is het grootste deel van deze wind niet bijzonder nuttig. Het is opmerkelijk dat we beschermd worden tegen harde straling door een dikke laag van de atmosfeer, de ionosfeer (die waar de ozongaten zitten), alsook het krachtige magnetische veld van de aarde.

Naast de wind, die zich min of meer gelijkmatig verspreidt, schiet ons hemellicht ook periodiek de zogenaamde zonnevlammen. De laatste zijn uitstoten van de coronale materie van de zon. Ze zijn zo serieus dat ze van tijd tot tijd leiden tot problemen voor mensen en technologie, zelfs op aarde, waar het leukste, ik herhaal het, niet slecht wordt gescreend.

We hebben dus de atmosfeer en het magnetische veld van de planeet. In een toch al redelijk kleine ruimte, op een afstand van tienduizenden kilometers van de aarde, zal een zonnevlam (zelfs een zwakke, slechts een paar van Hiroshima), die een schip raakt, gegarandeerd zijn levend vullen van actie uitschakelen zonder de minste overlevingskans. Om dit vandaag de dag te voorkomen - bij het huidige ontwikkelingsniveau van technologieën en materialen - hoeven we absoluut niets te doen. Om deze en alleen om deze reden zal de reis van vele maanden naar Mars moeten worden uitgesteld tot het moment waarop we dit probleem, althans gedeeltelijk, oplossen. Het zal ook gepland moeten worden tijdens periodes van de kalmste zon en veel bidden tot alle technische goden.

Kosmische stralen. Deze alomtegenwoordige vileine dingen dragen een enorme hoeveelheid energie (meer dan de LHC in een deeltje kan pompen). Ze komen uit andere delen van ons sterrenstelsel. Door in het schild van de atmosfeer van de aarde te komen, interageert zo'n straal met zijn atomen en breekt in tientallen minder energetische deeltjes, die in cascade stromen genereren van nog minder energetische (maar ook gevaarlijke) en als gevolg daarvan wordt al deze pracht afgeworpen door stralingsregen op het oppervlak van de planeet. Ongeveer 15% van de achtergrondstraling op aarde is afkomstig van bezoekers uit de ruimte. Hoe hoger je boven de zeespiegel woont, hoe hoger de dosis die je tijdens je leven krijgt. En het gebeurt de klok rond.

Probeer je als schooloefening voor te stellen wat er met een ruimtevaartuig en zijn 'levende dingen' zal gebeuren als zo'n straal hen rechtstreeks ergens in de ruimte raakt. Laat me je eraan herinneren dat het enkele maanden zal duren om naar Mars te vliegen, hiervoor zal een flinke boot moeten worden gebouwd en de kans op het hierboven beschreven "contact" (of zelfs meer dan één) is vrij groot. Het simpelweg verwaarlozen tijdens lange vluchten met een live bemanning zal helaas niet werken.

Wat nog meer?

Naast de straling die vanaf de zon de aarde bereikt, is er ook de zonnestraling die de magnetosfeer van de planeet afstoot, niet binnenlaat en, belangrijker nog, zich ophoopt*. Ontmoet lezers. Dit is de Earth's Radiation Belt (ERB). Hij is de Van Allen belt, zoals hij in het buitenland wordt genoemd. De kosmonauten zullen het op volle kracht moeten overwinnen om niet binnen enkele uren een dodelijke dosis straling te ontvangen. Opnieuw contact met deze gordel - als we, in tegenstelling tot gezond verstand, besluiten om astronauten van Mars naar de aarde terug te sturen - zou ze gemakkelijk kunnen afmaken.

* Een aanzienlijk deel van de deeltjes van de Van Allen-riem krijgt al in de riem zelf een gevaarlijke snelheid. Dat wil zeggen, het beschermt ons niet alleen tegen straling van buitenaf, maar versterkt ook deze opgehoopte straling.

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

**Oké, neem een ​​beetje- in het gebied van de zuidpool.

Vandaar de conclusie. Hoogstwaarschijnlijk zullen toekomstige kolonisten niet op het oppervlak van de planeet leven (zoals ons werd getoond in de epische film "Mission to Mars"), maar diep onder haar.

Hoe te zijn?

Ten eerste, koester blijkbaar geen illusies over een snelle (binnen een dozijn of twee of drie jaar) oplossing van al deze problemen. Om de dood van de bemanning door stralingsziekte te voorkomen, zullen we ze ofwel helemaal niet daarheen moeten sturen en de ruimte moeten verkennen met behulp van slimme machines (overigens niet de meest stomme beslissing), of het is heel gaaf om aan te scherpen , omdat, als ik gelijk heb, het sturen van mensen naar Mars met het creëren van een permanente kolonie een taak is voor één land (zelfs de Verenigde Staten, zelfs Rusland, zelfs China) in de komende halve eeuw, of zelfs langer, volkomen ondraaglijk. Eén schip voor zo'n missie zou evenveel kosten als het bouwen en volledig onderhouden van een paar ISS's (zie hieronder).

En ja, ik vergat te zeggen: de pioniers van Mars zullen duidelijk "zelfmoordterroristen" zijn, aangezien we er hoogstwaarschijnlijk in zullen slagen om hen in de komende halve eeuw noch een terugreis, noch een lang en comfortabel leven op Mars te bezorgen.

Hoe zou een missie naar Mars er in theorie uit kunnen zien als we hiervoor alle middelen en technologieën van de oude aarde hadden? Vergelijk het volgende 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 ruimtevaartuig van cyclopisch formaat moeten bouwen met krachtige antistralingsbescherming, dat de helse stralingsbelasting van de bemanning buiten het aardmagnetisch veld gedeeltelijk zal kunnen compenseren en de levering van min of meer levende kolonisten zal verzekeren naar Mars - enkele reis.

Hoe zou zo'n schip eruit moeten zien?

Dit is een forse kolos van tientallen (of beter honderden) meters breed, voorzien van een eigen magnetisch veld (supergeleidende elektromagneten) en energiebronnen om het in stand te houden (kernreactoren). De enorme afmetingen van de structuur maken het mogelijk om het van binnenuit te vullen met stralingsabsorberende materialen (het kan bijvoorbeeld geschuimd met lood bekleed plastic zijn of verzegelde containers met gewoon of "zwaar" water), die tientallen jaren (!) zal in een baan om de aarde moeten worden getransporteerd en rond een relatief kleine levensondersteunende capsule moeten worden gemonteerd, waar we dan de astronauten zullen plaatsen.

Naast grootte en hoge kosten moet het Mars-schip verdomd betrouwbaar zijn en, belangrijker nog, volledig autonoom qua besturing. Om de bemanning in leven te krijgen, zou het veiligste zijn om ze in een kunstmatige coma te brengen en ze een beetje af te koelen (slechts een paar graden) om hun stofwisselingsprocessen te vertragen. In deze toestand zullen mensen a) minder gevoelig zijn voor straling, b) minder ruimte innemen en zijn ze goedkoper af te schermen tegen dezelfde straling.

Het is duidelijk dat we naast het schip kunstmatige intelligentie nodig hebben die het schip met vertrouwen naar de baan van Mars kan brengen, de kolonisten op het oppervlak kan lossen zonder zichzelf of de lading daarbij te beschadigen, en dan, zonder de deelname van mensen, breng de astronauten weer bij bewustzijn (al op Mars). Tot nu toe hebben we dergelijke technologieën niet, maar er is enige hoop dat dergelijke AI, en vooral de politieke en economische middelen voor het bouwen van het beschreven schip, bij ons zullen verschijnen, laten we zeggen, dichter bij het midden van de eeuw.

Het goede nieuws is dat de "veerboot" van Mars voor de kolonisten misschien wel herbruikbaar is. Hij zal moeten pendelen als een pendel tussen de aarde en de eindbestemming, waarbij hij partijen "levende vracht" naar de kolonie moet brengen om degenen te vervangen die zijn vertrokken "vanaf natuurlijke oorzaken" van mensen. Voor de levering van "niet-levende" vracht (voedsel, water, lucht en uitrusting) is stralingsbescherming niet echt nodig, dus het is niet nodig om van een superschip een Martiaanse vrachtwagen te maken. Het is alleen nodig voor de levering van kolonisten en mogelijk zaden van planten / jonge boerderijdieren.

Ten tweede, het is noodzakelijk om vooraf apparatuur en voorraden water-voedsel-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-triviale taak, maar laten we aannemen dat we niet beperkt zijn in middelen om het op te lossen. Stel dat de oorlogen en politieke omwentelingen van de aarde zijn afgenomen en dat de hele planeet eensgezind werkt aan de Mars-missie.

De voertuigen die naar Mars worden gegooid, zijn, zoals je misschien al geraden had, volledig autonome robots kunstmatige intelligentie en aangedreven door compact kernreactor. Ze zullen in de loop van een dozijn of anderhalf jaar methodisch een diepe tunnel onder het oppervlak van de rode planeet moeten graven. Dan - over nog een paar jaar - een klein netwerk van tunnels, waarin levensondersteunende blokken en voorraden voor een toekomstige expeditie zullen worden gesleept, en dan zal dit alles hermetisch worden samengevoegd tot een autonoom sub-Martiaans dorp.

Metro-achtige woning 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 onder de oppervlakte van de planeet door de resterende "marsothermische" activiteit van de ingewanden een graad of twee warmer dan buiten. Dit zal nuttig zijn voor de kolonisten, zowel om energie te besparen als om aardappelen te laten groeien op hun eigen uitwerpselen.

Laten we een belangrijk punt verduidelijken: de kolonie zal op het zuidelijk halfrond moeten worden gebouwd, waar het resterende magnetische veld nog steeds op de planeet behouden blijft.

Idealiter hoeven astronauten helemaal niet naar de oppervlakte te gaan (ze zullen Mars helemaal niet "levend" zien, of ze zullen het een keer zien - tijdens de landing). Al het werk aan de oppervlakte zal door robots moeten worden gedaan, de handelingen waarvan de kolonisten hun hele korte leven (twintig jaar met een goede combinatie van omstandigheden) vanuit hun bunker zullen moeten doen.

Ten derde, we moeten praten over de bemanning zelf en de selectiemethoden.

Het ideale plan van de laatste zou zijn om over de hele aarde te zoeken naar... genetisch identieke (monozygote) tweelingen, waarvan er één net een orgaandonor is geworden (bijvoorbeeld omdat hij "gelukkig" een auto-ongeluk heeft gehad). Het klinkt extreem cynisch, maar laat dat je er niet van weerhouden om de tekst tot het einde te lezen.

Wat geeft een donortweeling ons?

De dode tweelingbroer geeft zijn broer (of zus) de kans om de perfecte kolonist op Mars te worden. Het feit is dat het rode beenmerg van de eerste, die wordt afgeleverd op de rode planeet in een container die extra is beschermd tegen straling, kan worden getransfundeerd naar een astronautentweeling. Dit vergroot de kans om het te overleven met stralingsziekte, acute leukemie en andere problemen die de kolonist in de loop van de jaren van de missie hoogstwaarschijnlijk zullen overkomen.

Hoe ziet de screeningsprocedure voor toekomstige kolonisten eruit?

We selecteren enkele miljoenen tweelingen. We wachten tot een van hen iets overkomt en doen een bod op de andere. Uit pakweg honderdduizend potentiële kandidaten wordt een pool geworven. Nu voeren we binnen deze pool een definitieve selectie uit op psychologische compatibiliteit en professionele geschiktheid.

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

Toch zou een bepaalde technologie voor het identificeren van kandidaten die bijzonder resistent zijn tegen straling natuurlijk veel helpen. Het is bekend dat sommige mensen veel beter bestand zijn tegen straling dan andere. Het kan zeker worden opgespoord met behulp van enkele genetische markers. Als we het idee met tweelingen aanvullen met deze methode, zouden ze samen de overlevingskans van kolonisten op Mars aanzienlijk moeten verhogen.

Daarnaast zou het nuttig zijn om te leren hoe je mensen met beenmerg in gewichtloosheid kunt transfunderen. Dit is niet het enige dat speciaal voor dit project moet worden uitgevonden, maar gelukkig hebben we nog tijd en hangt het ISS nog steeds in de baan van de aarde, alsof het specifiek is om dergelijke technologieën te testen.

PS. Ik moet een speciaal voorbehoud maken dat de principiële tegenstander ruimtereis Ik ben het 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 trainen noodzakelijke technologieën. Het lijkt mij dat velen van ons onder invloed van sciencefiction en populaire cultuur nogal onzorgvuldig zijn in de zin van het begrijpen van de moeilijkheden die onderweg moeten worden overwonnen. Om dit deel een beetje te ontnuchteren« kosmo-optimisten» en deze tekst is geschreven.

In delen zal ik je vertellen welke andere opties we hebben op het gebied van bemande ruimteverkenning op de lange termijn.

Tambov Regionale Staat Onderwijsinstelling

Algemene kostschool met initiële vliegopleiding

vernoemd naar M. M. Raskova

abstract

"Kosmische straling"

Voltooid: 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. De 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,

eerst schuchter doordringen

sfeer, en dan alles overwinnen

omringende ruimte.

K. Tsiolkovsky

De 21e eeuw is de eeuw van nanotechnologieën en gigantische snelheden. Ons leven stroomt onophoudelijk en onvermijdelijk, en ieder van ons streeft ernaar om bij de tijd te blijven. Problemen, problemen, het zoeken naar oplossingen, een enorme informatiestroom van alle kanten... Hoe ga je hiermee om, hoe vind je je plek in het leven?

Laten we stoppen en nadenken...

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

Wat is het universum? Hoe is het tot stand gekomen? Wat verbergt ze in zichzelf, wat heeft ze voor ons voorbereid: "universele rede" en antwoorden op talloze vragen of de dood van de mensheid?

Vragen komen in een eindeloze stroom.

Ruimte ... Voor een gewoon persoon lijkt het ontoegankelijk. Maar toch is de impact op een persoon constant. Over het algemeen was het de ruimte die voor de omstandigheden op aarde zorgde die leidden tot de geboorte van het ons bekende leven, en daarmee tot de opkomst van de mens zelf. De invloed van de ruimte is ook nu grotendeels voelbaar. "Deeltjes van het universum" bereiken ons door de beschermende laag van de atmosfeer en beïnvloeden het welzijn van een persoon, zijn gezondheid en de processen die plaatsvinden in zijn lichaam. Dit is voor ons, die op aarde leven, en wat kunnen we zeggen over degenen die de ruimte verkennen.

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

Ik studeer op een kostschool met initiële vliegopleiding. Jongens die ervan dromen de lucht te veroveren, komen naar ons toe. En ze hebben al de eerste stap gezet naar de realisatie van hun droom, ze verlaten de muren van hun huis en besluiten naar deze school te komen, waar ze de basis van vliegen bestuderen, het ontwerpen van vliegtuigen, waar ze elke dag de kans krijgen om communiceren met mensen die herhaaldelijk de lucht in zijn gegaan. En laat het tot nu toe alleen vliegtuigen zijn die de zwaartekracht van de aarde niet volledig kunnen overwinnen. Maar dit is slechts de eerste stap. Het lot en het levenspad van een persoon begint met een kleine, timide, onzekere stap van een kind. Wie weet, misschien zal een van hen de tweede stap zetten, de derde ... en het ruimtevaartuig beheersen en naar de sterren stijgen in de grenzeloze uitgestrektheid van het universum.

Daarom is deze vraag voor ons behoorlijk relevant en interessant.

2. WAT IS KOSMISCHE STRALING?

Het bestaan ​​van kosmische straling werd aan het begin van de 20e eeuw ontdekt. In 1912 beklimt de Australische natuurkundige W. Hess heteluchtballon, merkte dat de ontlading van de elektroscoop op Grote hoogtes veel sneller dan op zeeniveau. Het werd duidelijk dat de ionisatie van de lucht, die de ontlading uit de elektroscoop verwijderde, van buitenaardse oorsprong was. Millikan was de eerste die deze aanname 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 is gemiddeld 2-4 deeltjes per 1 cm 2 per 1 s. 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 komische deeltjes die uit de wereldruimte vliegen, interageren met de kernen van atomen in de bovenste lagen van de atmosfeer en vormen de zogenaamde secundaire kosmische straling. De intensiteit van kosmische straling nabij de magnetische polen van de aarde is ongeveer 1,5 keer groter dan bij de evenaar.

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

3. HOE VERSCHIJNT KOSMISCHE STRALING?

Volgens moderne concepten zijn supernova-explosies de belangrijkste bron van hoogenergetische kosmische straling. De in een baan om de aarde draaiende röntgentelescoop van NASA heeft nieuw bewijs geleverd dat een aanzienlijke hoeveelheid kosmische straling die constant de aarde bombardeert, wordt geproduceerd door een schokgolf die zich voortplant na een supernova-explosie, die al in 1572 werd geregistreerd. Volgens waarnemingen van het Chandra X-ray Observatory blijven de overblijfselen van de supernova zich verspreiden met een snelheid van meer dan 10 miljoen km / u, waarbij twee schokgolven worden geproduceerd, vergezeld van een enorme vrijgave van röntgenstralen. Bovendien één golf

beweegt naar buiten, in het interstellaire gas, en de tweede...

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

beweren dat een aanzienlijk deel van de energie

"Interne" schokgolf gaat naar de versnelling van atoomkernen tot snelheden die dicht bij het licht liggen.

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

Natuurlijk is de dichtstbijzijnde ster, de zon, ook een bron van kosmische straling. De zon zendt periodiek (tijdens fakkels) 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 studie uitgevoerd door het personeel van de Sophia Antipolis Universiteit in Nice tonen aan dat kosmische straling een cruciale rol speelde in het ontstaan ​​van biologisch leven op aarde. Het is al lang bekend dat aminozuren in twee vormen kunnen voorkomen: linkshandig en rechtshandig. Op aarde vormen echter alleen linkshandige aminozuren de kern van alle biologische organismen die zich op natuurlijke wijze hebben ontwikkeld. Volgens medewerkers van de universiteit moet de oorzaak in de ruimte worden gezocht. De zogenaamde circulair gepolariseerde kosmische straling vernietigde de rechtshandige aminozuren. Circulair gepolariseerd licht is een vorm van straling gepolariseerd door kosmische elektromagnetische velden. Dergelijke straling wordt geproduceerd wanneer interstellaire stofdeeltjes zich opstellen langs de lijnen van magnetische velden die de hele omringende ruimte doordringen. Circulair gepolariseerd licht is goed voor 17% van alle kosmische straling overal in de ruimte. Afhankelijk van de polarisatierichting splitst dergelijk licht selectief een van de soorten aminozuren, wat wordt bevestigd door experimenten en de resultaten van de studie van twee meteorieten.

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

De natuurlijke achtergrondstraling door kosmische straling op zeeniveau is 0,32 mSv per jaar (3,4 μR per uur). Kosmische straling maakt slechts 1/6 uit van de jaarlijkse effectieve equivalente dosis die de bevolking ontvangt. Stralingsniveaus zijn niet hetzelfde voor verschillende gebieden. Dus de Noord- en Zuidpool, meer dan de equatoriale zone, worden blootgesteld aan kosmische straling, vanwege de aanwezigheid van een magnetisch veld nabij de aarde, dat geladen deeltjes afbuigt. Bovendien, hoe hoger vanaf het aardoppervlak, hoe intenser de kosmische straling. Door in bergachtige streken te wonen en constant gebruik te maken van luchtvervoer, lopen we dus een extra risico op blootstelling. Mensen die boven de 2000 m boven de zeespiegel wonen, krijgen door kosmische straling een veel effectievere equivalente dosis dan mensen die op zeeniveau wonen. Bij het klimmen van een hoogte van 4000 m (de maximale hoogte van menselijke bewoning) tot 12000 m (de maximale hoogte van een passagierstransportvlucht), neemt het blootstellingsniveau met 25 keer toe. En voor 7,5 uur vliegen op een conventioneel turbopropvliegtuig is de ontvangen stralingsdosis ongeveer 50 μSv. In totaal ontvangt de bevolking van de aarde door het gebruik van luchtvervoer een stralingsdosis van ongeveer 10.000 man-Sv per jaar, wat gemiddeld ongeveer 1 μSv per hoofd van de bevolking in de wereld is, en in Noord Amerika ongeveer 10 µSv.

Ioniserende straling heeft een nadelige invloed op de menselijke gezondheid, het verstoort de vitale activiteit van levende organismen:

Met een groot doordringend vermogen vernietigt het de meest intensief delende cellen van het lichaam: beenmerg, spijsverteringskanaal, enz.

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

veroorzaakt intensieve celdeling van kwaadaardige gezwellen, wat leidt tot het ontstaan ​​van kankerziekten.

leidt tot veranderingen in het zenuwstelsel en het werk van het hart.

De seksuele functie wordt onderdrukt.

Veroorzaakt visuele beperking.

Straling vanuit de ruimte tast zelfs het gezichtsvermogen van vliegtuigpiloten aan. De visuele toestanden van 445 mannen van ongeveer 50 jaar werden bestudeerd, van wie 79 lijnvliegers waren. Statistieken hebben aangetoond dat voor professionele piloten het risico op het ontwikkelen van een cataract 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 stralen, evenals kosmische zonnestralen, veel sterker is: ongeveer 5.000 ionen kunnen in een seconde door zijn lichaam stromen, in staat om te vernietigen chemische bindingen in het lichaam en veroorzaken een cascade van secundaire deeltjes. Het gevaar van stralingsblootstelling aan ioniserende straling in lage doses is te wijten aan het verhoogde risico op oncologische en erfelijke ziekten. Het grootste gevaar van intergalactische stralen wordt vertegenwoordigd door zwaar geladen deeltjes.

Op basis van biomedisch onderzoek en de geschatte stralingsniveaus die in de ruimte bestaan, werden de maximaal toegestane 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 resultaten van de experimenten toonden aan dat onder gewichtloze omstandigheden de invloed van straling wordt versterkt. 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 van de grootste activiteit van kosmische straling. Het feit is dat wanneer kosmische deeltjes in de atmosfeer barsten, ze brede "buien" van geladen en neutrale deeltjes genereren, die de groei van druppeltjes in de wolken en een toename van de bewolking kunnen veroorzaken.

Volgens onderzoek van het Institute of Solar-Terrestrial Physics wordt momenteel een abnormale piek waargenomen zonne activiteit, waarvan de redenen niet bekend zijn. Een zonnevlam is een energie die vrijkomt vergelijkbaar met de explosie van enkele duizenden waterstofbommen. Tijdens bijzonder sterke flitsen verandert elektromagnetische straling, die de aarde bereikt, het magnetische veld van de planeet - alsof het schudt, wat het welzijn van weergevoelige mensen beïnvloedt. Dat is volgens de Wereldgezondheidsorganisatie 15% van de wereldbevolking. Ook begint de microflora bij hoge zonneactiviteit intensiever te vermenigvuldigen en neemt de aanleg van de persoon voor veel infectieziekten toe. Griepepidemieën beginnen dus 2,3 jaar vóór de maximale zonneactiviteit of 2,3 jaar later - daarna.

Zo zien we dat zelfs een klein deel van de kosmische straling die ons via de atmosfeer bereikt, een aanzienlijke invloed kan hebben op het lichaam en de menselijke gezondheid, op de processen die in de atmosfeer plaatsvinden. Een van de hypothesen over de oorsprong van het leven op aarde suggereert dat kosmische deeltjes een belangrijke rol spelen in biologische en chemische processen op onze planeet.

5. BESCHERMINGSMIDDELEN TEGEN KOSMISCHE STRALING

Penetratie problemen

man in de ruimte - een soort proces

de steen van de volwassenheid van onze wetenschap.

Academicus N. Sisakyan.

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

De leefruimte van een mens is beperkt tot zeer onbeduidend

afstanden is de aarde en enkele kilometers boven het oppervlak. En dan - "vijandige" ruimte.

Maar aangezien een persoon pogingen om de uitgestrektheid van het universum binnen te dringen niet opgeeft, maar ze steeds intensiever beheerst, werd het noodzakelijk om bepaalde beschermingsmiddelen tegen de negatieve invloed van de kosmos te creëren. Dit is met name van belang voor astronauten.

In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is het niet het aardmagnetisch veld dat ons beschermt tegen de aanval van kosmische straling, maar een dikke laag van de atmosfeer, waar zich een kilo lucht bevindt voor elke cm 2 van het oppervlak. Daarom overwint een kosmisch proton, nadat het de atmosfeer is ingevlogen, gemiddeld slechts 1/14 van zijn hoogte. Astronauten zijn verstoken van zo'n beschermend omhulsel.

Zoals de 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 passieve bescherming het belangrijkste. ruimteschip, d.w.z. de muren.

Om het risico op blootstelling aan straling te verminderen zonne- kosmische stralen, hun dikte moet minstens 3-4 cm zijn voor lichte legeringen Kunststoffen kunnen een alternatief zijn voor metalen. Polyethyleen bijvoorbeeld, waar gewone boodschappentassen van gemaakt zijn, houdt 20% meer kosmische straling vast dan aluminium. Versterkt polyethyleen is 10 keer sterker dan aluminium en tegelijkertijd lichter dan "gevleugeld metaal".

VAN bescherming tegen galactische kosmische straling, met gigantische energieën, is alles veel ingewikkelder. Er worden verschillende methoden voorgesteld om astronauten tegen hen te beschermen. U kunt een laag beschermende substantie rond het schip creëren vergelijkbaar met de atmosfeer van de aarde. Als er bijvoorbeeld water wordt gebruikt, wat sowieso nodig is, is een laag van 5 m dik nodig, in dit geval zal de massa van het waterreservoir de 500 ton naderen, wat veel is. Ethyleen kan ook worden gebruikt, een vaste stof waarvoor geen tanks nodig zijn. Maar zelfs dan zou de vereiste massa minimaal 400 ton zijn.Vloeibare waterstof kan worden gebruikt. Het blokkeert kosmische straling 2,5 keer beter dan aluminium. Toegegeven, de brandstoftanks zouden omvangrijk en zwaar zijn.

Werd voorgesteld een ander plan om een ​​persoon in een baan om de aarde te beschermen, die kan worden genoemd magnetisch circuit. Een geladen deeltje dat over een magnetisch veld beweegt, is onderhevig aan een kracht die loodrecht op de bewegingsrichting staat (de Lorentzkracht). Afhankelijk van de configuratie van de veldlijnen kan het deeltje in bijna elke richting afwijken of in een cirkelvormige baan gaan, waar het voor onbepaalde tijd zal roteren. Om zo'n veld te creëren zijn magneten nodig die gebaseerd zijn op supergeleiding. Zo'n systeem heeft een massa van 9 ton, het is veel lichter dan bescherming met een stof, maar nog steeds zwaar.

Aanhangers 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, dan zal het schip alle protonen van kosmische straling kunnen reflecteren met energieën tot 2 GeV. Maar elektrisch veld in dit geval zal het zich uitstrekken tot een afstand van tienduizenden kilometers, en het ruimtevaartuig zal elektronen uit dit enorme volume naar zich toe trekken. Ze zullen met een energie van 2 GeV tegen de huid botsen en zich op dezelfde manier gedragen als kosmische straling.

"Kleding" voor ruimtewandelingen van astronauten buiten het ruimtevaartuig zou een heel reddingssysteem moeten zijn:

moet de nodige atmosfeer creëren om te ademen en druk te behouden;

moet zorgen voor de afvoer van warmte die door het menselijk lichaam wordt gegenereerd;

Het moet beschermen tegen oververhitting als iemand aan de zonnige kant staat en tegen afkoeling als hij in de schaduw staat; het verschil tussen hen is meer dan 100 0 С;

Beschermen tegen verblindende zonnestraling;

Beschermen tegen meteorische materie

moet vrij kunnen bewegen.

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

Een ruimtepak is een complex en duur apparaat, en dat is gemakkelijk te begrijpen als je kijkt naar de vereisten voor bijvoorbeeld het pak van de astronauten van het ruimtevaartuig Apollo. Dit pak moet de astronaut beschermen tegen de volgende factoren:

De structuur van een semi-rigide pak (voor ruimte)

Het eerste ruimtepak dat door A. Leonov werd gebruikt, was stijf, onverzettelijk en woog ongeveer 100 kg, maar zijn tijdgenoten beschouwden het als een echt wonder van technologie en 'een machine die gecompliceerder was dan een auto'.

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

6. VORMING VAN HET UNIVERSUM

Eerlijk gezegd willen we het niet alleen weten

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

utopisch en gedurfd qua uiterlijk - om te begrijpen waarom

de natuur is precies dat. Dit is wat

Prometheus element van wetenschappelijke creativiteit.

A Einstein.

Kosmische straling komt dus naar ons toe vanuit de grenzeloze uitgestrektheid van het universum. Maar hoe is het universum zelf ontstaan?

Het is Einstein die eigenaar is van de stelling, op basis waarvan de hypothesen over het voorkomen ervan naar voren zijn gebracht. Er zijn verschillende hypothesen voor de vorming van het universum. In de moderne kosmologie zijn er twee het populairst: de oerknaltheorie en de inflatoire theorie.

Moderne modellen van het heelal zijn gebaseerd op de algemene relativiteitstheorie van A. Einstein. De gravitatievergelijking van Einstein heeft niet één, maar vele oplossingen, wat de reden is voor het bestaan ​​van vele kosmologische modellen.

Het eerste model werd ontwikkeld door A. Einstein in 1917. 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, de materie erin is uniform verdeeld, de aantrekkingskracht van massa's wordt gecompenseerd door de universele kosmologische afstoting. De bestaanstijd van het heelal is oneindig en de ruimte is oneindig, maar eindig. Het universum in het kosmologische model van Einstein is stationair, oneindig in tijd en onbeperkt in ruimte.

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

qua grootte dicht bij de elektronenstraal, en zijn

de dichtheid was 1096 g/cm3. Van

de oorspronkelijke toestand van het heelal begon uit te breiden als gevolg van de oerknal. G. A. Gamov, een leerling van A. A. Fridman, suggereerde dat de temperatuur van de materie na de explosie was hoog en daalde met de uitdijing van het heelal. Zijn berekeningen toonden aan dat het heelal in zijn evolutie bepaalde stadia doorloopt, waarin de vorming van chemische elementen en structuren.

Het tijdperk van hadronen(zware deeltjes gaan sterke interacties aan). 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 een tijdperk vindt vernietiging van deeltjes en antideeltjes plaats, maar er blijft een bepaald aantal protonen, hyperonen en mesonen over.

Het tijdperk van leptonen(lichtdeeltjes die elektromagnetische interactie aangaan). De duur van het tijdperk is 10 s, de temperatuur is 10 10 graden Kelvin, de dichtheid is 10 4 g/cm3. De hoofdrol wordt gespeeld door lichtdeeltjes die deelnemen aan de reacties tussen protonen en neutronen.

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

ster tijdperk komt 1 miljoen jaar na de geboorte van het heelal. In het stellaire tijdperk begint het proces van vorming van protosterren en protogalaxies.

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

Een andere hypothese is het inflatoire model van het universum, dat de schepping van het universum beschouwt. Het idee van schepping is gerelateerd aan kwantumkosmologie. Dit model beschrijft de evolutie van het heelal vanaf het moment 10 -45 s na het begin van de uitdijing.

Volgens deze hypothese doorloopt de kosmische evolutie in het vroege heelal een reeks stadia. Begin van het heelal gedefinieerd door theoretisch natuurkundigen als staat van kwantumsuperzwaartekracht met een straal van het heelal van 10 -50 cm(ter vergelijking: de grootte van een atoom is gedefinieerd als 10 -8 cm, en de grootte van de atoomkern is 10-13 cm). De belangrijkste gebeurtenissen in het vroege heelal speelden zich af in een verwaarloosbaar tijdsinterval van 10-45 s tot 10-30 s.

stadium van inflatie. Als gevolg van de kwantumsprong ging het heelal over in een staat van aangeslagen vacuüm en bij afwezigheid van materie en straling erin, intens exponentieel uitgebreid. Gedurende deze periode werd de ruimte en tijd van het heelal gecreëerd. Tijdens de periode van de inflatoire fase die 10 -34 s duurde, zwol het heelal op van onvoorstelbaar kleine kwantumafmetingen (10 -33) tot onvoorstelbaar grote (10 1000000) cm, wat vele ordes van grootte groter is dan de grootte van het waarneembare heelal - 10 28 cm er was geen materie, geen straling.

Overgang van het inflatoire stadium naar het fotonstadium. De toestand van vals vacuüm viel uiteen, de vrijgekomen energie ging naar de geboorte van zware deeltjes en antideeltjes, die na vernietiging een krachtige stralingsflits (licht) gaven die de kosmos verlichtte.

Het stadium van scheiding van materie van straling: de substantie die overbleef na de annihilatie werd transparant voor de straling, het contact tussen de substantie en de straling verdween. De straling gescheiden van de materie vormt het moderne relikwie achtergrond- dit is een restverschijnsel van de initiële straling die ontstond na de explosie ten tijde van het begin van de vorming van het heelal. Vervolgens ging de ontwikkeling van het heelal in de richting van de meest eenvoudige homogene toestand naar het creëren van steeds complexere structuren - atomen (oorspronkelijk waterstofatomen), sterrenstelsels, sterren, planeten, de synthese van zware elementen in het binnenste van sterren , inclusief die nodig zijn voor het creëren van leven, voor het ontstaan ​​van het leven en als de kroon van de schepping - de mens.

Het verschil tussen de stadia van de evolutie van het heelal in het inflatoire model en het oerknalmodel betreft alleen de beginfase van de orde van 10 -30 s, dan zijn er geen fundamentele verschillen tussen deze modellen. Verschillen in de verklaring van de mechanismen van kosmische evolutie geassocieerd met mentaliteit .

De eerste was het probleem van het begin en het einde van het bestaan ​​van het universum, waarvan de erkenning in tegenspraak was met de materialistische beweringen over eeuwigheid, onverwoestbaarheid en onverwoestbaarheid, enz. van tijd en ruimte.

In 1965 bewezen de Amerikaanse theoretisch natuurkundigen Penrose en S. Hawking een stelling volgens welke er in elk model van het heelal met uitdijing een singulariteit moet zijn - een breuk in de tijdlijnen in het verleden, wat kan worden opgevat als het begin van de tijd . Hetzelfde geldt voor de situatie waarin de uitzetting overgaat in inkrimping - dan komt er in de toekomst een breuk in de lijnen van de tijd - het einde der tijden. Bovendien wordt het startpunt van compressie geïnterpreteerd als het einde der tijden - de Great Sink, waar niet alleen sterrenstelsels, maar ook de "gebeurtenissen" van het hele verleden van het universum stromen.

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

De grootste moeilijkheid voor wetenschappers doet zich voor bij het verklaren van de oorzaken van 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 geen andere realiteit naast. In dit geval wordt evolutie als volgt beschreven: er is een spontane ordening van systemen in de richting van steeds complexere structuren. Dynamische chaos schept orde. Er is geen doel van kosmische evolutie.

Binnen het kader van het concept van creationisme, dat wil zeggen schepping, 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 vanuit eenvoudige systemen tot meer complexe en informatie-intensieve, waarin voorwaarden werden gecreëerd voor het ontstaan ​​van leven en mens. Het bestaan ​​van het universum waarin we leven hangt af van de numerieke waarden van de fundamentele fysische constanten - de constante van Planck, de zwaartekrachtconstante, enz. De numerieke waarden van deze constanten bepalen de belangrijkste kenmerken van het universum, de grootte van atomen, planeten, sterren, de dichtheid van materie en de levensduur van het heelal. Hieruit wordt geconcludeerd dat de fysieke structuur van het heelal is geprogrammeerd en gericht op het ontstaan ​​van leven. Het uiteindelijke doel van kosmische evolutie is de verschijning van de mens in het Universum in overeenstemming met de bedoelingen 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 omkeren en de samentrekkingsfase beginnen? De keuze tussen deze scenario's kan worden gemaakt als er gegevens zijn over de totale massa van materie in het heelal (of de gemiddelde dichtheid ervan), die nog onvoldoende zijn.

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

Het inflatoire model voorspelde dat de energiedichtheid kritiek zou moeten zijn. Astrofysische waarnemingen 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". Vacuüm heeft bewezen positieve energie te hebben (donkere energie genoemd) en is gelijkmatig verdeeld in de ruimte (wat eens te meer bewijst dat er geen "onzichtbare" deeltjes in 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 de theorie die de verborgen energie verklaart, correct is. Maar we kunnen met zekerheid zeggen dat onze nakomelingen het zullen zien de wereld heel anders dan wij.

Er zijn zeer redelijke vermoedens dat er naast de objecten die we in het universum zien, er nog meer verborgen zijn, maar ook massa hebben, en deze "donkere massa" kan 10 of meer keer groter zijn dan de zichtbare.

In het kort kunnen de kenmerken van het heelal als volgt worden weergegeven.

Korte biografie universum

Leeftijd: 13,7 miljard jaar

De grootte van het waarneembare deel van het heelal:

13,7 miljard lichtjaar, ongeveer 1028 cm

Gemiddelde dichtheid stoffen: 10 -29 g / cm3

Het gewicht: meer dan 10 50 ton

Gewicht bij geboorte:

volgens de Big Bang-theorie - oneindig

volgens de inflatoire theorie - minder dan een milligram

Temperatuur van het heelal:

op het moment van de 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, alles stroomt en verandert, en dat we constant de echo's van het verre verleden voelen, vanaf het moment dat het universum werd gevormd.

Deeltjes die ons vanuit andere sterrenstelsels hebben bereikt, bevatten informatie over verre werelden. Deze "ruimtewezens" kunnen een merkbare impact hebben op de natuur en biologische processen op onze planeet.

In de ruimte is alles anders: aarde en lucht, zonsondergangen en zonsopkomsten, temperatuur en druk, snelheden en afstanden. Veel ervan lijkt ons onbegrijpelijk.

De ruimte is nog niet onze vriend. Het verzet zich tegen de mens als een buitenaardse en vijandige kracht, en elke kosmonaut die in een baan om de aarde komt, moet klaar zijn om ertegen te vechten. Het is erg moeilijk en een persoon komt niet altijd als winnaar uit de bus. Maar hoe duurder de overwinning wordt gegeven, hoe waardevoller deze is.

De invloed van de ruimte is nogal moeilijk te beoordelen, aan de ene kant leidde het tot het ontstaan ​​van leven en uiteindelijk creëerde het de mens zelf, aan de andere kant zijn we gedwongen ons ertegen te verdedigen. In dit geval is het natuurlijk noodzakelijk om een ​​compromis te vinden en te proberen het fragiele evenwicht dat op dit moment 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 onze planeet uit alle macht beschermen. Immers, zelfs in de ruimte kunnen we alleen vanaf de aarde komen.

8. BIBLIOGRAFIE.

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

2. Levitan EP Astronomie. – M.: Verlichting, 1994.

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

4. Prigogine 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. - St. Petersburg: Amphora, 2001.

6. Encyclopedie voor kinderen. Ruimtevaart. - M.: "Avanta +", 2004.

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

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

De ruimte is radioactief. Het is gewoon onmogelijk om je te verbergen voor straling. Stel je voor dat je midden in een zandstorm staat en dat er constant een draaikolk van kleine kiezelstenen om je heen cirkelt, wat je huid pijn zal doen. Zo ziet kosmische straling eruit. En deze straling doet veel kwaad. Maar het probleem is dat ioniserende straling, in tegenstelling tot kiezelstenen en stukjes aarde, niet weerkaatst op het menselijk vlees. Het gaat door haar heen als een kanonskogel door een gebouw. En deze straling doet veel kwaad.

Vorige week publiceerden wetenschappers van het University of Rochester Medical Center de resultaten van een studie die aantoont dat langdurige blootstelling aan galactische straling, waaraan astronauten die naar Mars reizen mogelijk worden blootgesteld, het risico op de ziekte van Alzheimer kan verhogen.

Toen ik de mediaberichten over dit onderzoek las, begon ik nieuwsgierig te worden. We sturen al meer dan een halve eeuw mensen de ruimte in. We hebben de mogelijkheid om een ​​hele generatie astronauten te volgen - terwijl deze mensen oud worden en sterven. En we houden voortdurend de gezondheid in de gaten van degenen die vandaag de ruimte in vliegen. Wetenschappelijk werk, zoals dat aan de Universiteit van Rochester wordt uitgevoerd, wordt uitgevoerd op proefdieren zoals muizen en ratten. Ze zijn ontworpen om ons te helpen ons voor te bereiden op de toekomst. Maar wat weten we over het verleden? Heeft straling invloed gehad op mensen die al in de ruimte zijn geweest? Welke invloed heeft het 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 precies wat onderzoekers het meest zorgen baart. Het bestaat uit deeltjes en stukjes atomen die afkomstig zouden kunnen zijn van de vorming van een supernova. Het grootste deel van deze straling, zo'n 90%, bestaat uit protonen die zijn ontdaan van waterstofatomen. Deze deeltjes vliegen met bijna de lichtsnelheid door de melkweg.

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

Als je een grote legotoren van de trap gooit, valt hij uiteen in kleine stukjes die er bij elke nieuwe stap vanaf vliegen. Ongeveer hetzelfde gebeurt in onze atmosfeer en met galactische straling. Deeltjes botsen met atomen en vallen uit elkaar om nieuwe deeltjes te vormen. Deze nieuwe deeltjes raken weer iets en vallen weer uit elkaar. Bij elke stap verliezen ze energie. De deeltjes vertragen en verzwakken geleidelijk. Tegen de tijd dat ze "stoppen" op het aardoppervlak, hebben ze niet langer de krachtige opslag van galactische energie die ze voorheen hadden. Deze straling is veel minder gevaarlijk. Een klein stukje van Lego raakt veel zwakker dan een toren die daaruit is samengesteld.

Voor alle astronauten die we de ruimte in stuurden, hielpen de beschermende barrières van de aarde veel, althans gedeeltelijk. Francis Cucinotta vertelde me hierover. Hij is de wetenschappelijk directeur van NASA's programma om de effecten van straling op mensen te bestuderen. Dit is gewoon de man die je kan vertellen hoe schadelijk straling is voor astronauten. Volgens hem bevindt een mens zich, met uitzondering van de Apollo-vluchten naar de maan, in de ruimte binnen de grenzen van het aardmagnetisch veld. Het internationale ruimtestation ISS bevindt zich bijvoorbeeld boven de atmosfeer, maar nog steeds diep in de eerste verdedigingslaag. Onze astronauten worden niet volledig blootgesteld aan kosmische straling.

Bovendien zijn ze onder zo'n invloed vrij kort. 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 doorbrengt dan wanneer je (tot dusver in theorie) op een meerjarige reis naar Mars gaat.

Maar wat interessant en nogal verontrustend is, vertelde Cucinotta me, is dat we zelfs met al deze verdedigingsmechanismen zien hoe de straling astronauten beïnvloedt.

Een heel onaangenaam iets is cataract - veranderingen in de lens van het oog, waardoor deze troebel wordt. Doordat er door een troebele lens minder licht in het oog komt, kunnen mensen met staar slechter zien. In 2001 beoordeelden Cucinotta en collega's gegevens van een lopend onderzoek naar de gezondheid van astronauten en kwamen tot de volgende conclusie. Astronauten blootgesteld aan meer straling (omdat ze gemaakt meer vluchten in de ruimte of vanwege de aard van hun missies*) liepen meer kans op staar dan degenen met een lagere stralingsdosis.

Waarschijnlijk is er ook een verhoogd risico op kanker, hoewel het moeilijk is om zo'n risico te kwantificeren en nauwkeurig te analyseren. Feit is dat we geen gegevens hebben van epidemiologen over aan wat voor soort straling astronauten worden blootgesteld. We kennen het aantal kankergevallen na de atoombombardementen op Hiroshima en Nagasaki, maar deze straling is niet vergelijkbaar met galactische straling. Cucinotta maakt zich met name het meest zorgen over VHF-ionen - zeer atomaire hoogenergetische deeltjes.

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

Cucinotta noemt dit een pre-flight check. Wetenschappers nemen een bloedmonster van een astronaut voordat ze in een baan om de aarde worden gelanceerd. Wanneer een astronaut in de ruimte is, verdelen wetenschappers het bloed dat ze nemen en stellen het bloot aan verschillende gradaties van gammastraling. Het is net als de schadelijke straling die we soms op aarde tegenkomen. Wanneer de astronaut terugkeert, vergelijken ze deze bloedmonsters met gammastraling met wat er werkelijk met hem in de ruimte is gebeurd. "We zien twee tot drie keer zoveel verschil tussen verschillende astronauten", vertelde Cucinotta me.