Bức xạ và không gian: những gì bạn cần biết? (“Bí mật bức xạ” mà không gian vũ trụ ẩn giấu). Tia vũ trụ và bức xạ

Như đã đề cập, ngay khi người Mỹ bắt đầu chương trình không gian, nhà khoa học James Van Allen của họ đã thực hiện một khám phá khá quan trọng. Người Mỹ đầu tiên vệ tinh nhân tạo, mà họ phóng lên quỹ đạo, nhỏ hơn nhiều so với tên lửa của Liên Xô, nhưng Van Allen đã nghĩ đến việc gắn một bộ đếm Geiger vào nó. Như vậy, những gì bày tỏ vào cuối thế kỷ 19 đã chính thức được xác nhận. Nhà khoa học kiệt xuất Nikola Tesla đưa ra giả thuyết rằng Trái đất được bao quanh bởi một vành đai bức xạ cực mạnh.

Bức ảnh chụp Trái đất của phi hành gia William Anders

trong sứ mệnh Apollo 8 (kho lưu trữ của NASA)

Tuy nhiên, Tesla bị giới khoa học hàn lâm coi là một kẻ lập dị vĩ đại và thậm chí là một kẻ điên rồ, vì vậy các giả thuyết của ông về điện tích khổng lồ do Mặt trời tạo ra đã bị gác lại trong một thời gian dài, và thuật ngữ “ gió nắng"không mang lại gì ngoài những nụ cười. Nhưng nhờ có Van Allen, các lý thuyết của Tesla đã được hồi sinh. Theo sự xúi giục của Van Allen và một số nhà nghiên cứu khác, người ta đã xác định được rằng các vành đai bức xạ trong không gian bắt đầu ở độ cao 800 km so với bề mặt Trái đất và kéo dài tới 24.000 km. Vì mức bức xạ ở đó ít nhiều không đổi nên bức xạ tới phải xấp xỉ bằng bức xạ đi. Nếu không, nó sẽ tích tụ cho đến khi “nướng” Trái đất, như trong lò nướng, hoặc nó sẽ khô cạn. Nhân dịp này, Van Allen đã viết: “Các vành đai bức xạ có thể được so sánh với một bình chứa bị rò rỉ, được Mặt trời bổ sung liên tục và chảy vào khí quyển. Một phần lớn các hạt năng lượng mặt trời tràn vào bình và bắn ra ngoài, đặc biệt là ở các vùng cực, dẫn đến cực quang, bão từ và những hiện tượng tương tự khác."

Bức xạ từ vành đai Van Allen phụ thuộc vào gió mặt trời. Ngoài ra, họ dường như tập trung hoặc tập trung bức xạ này vào bên trong mình. Nhưng vì họ chỉ có thể tập trung vào mình những gì đến trực tiếp từ Mặt trời, nên một câu hỏi nữa vẫn còn bỏ ngỏ: lượng bức xạ trong phần còn lại của vũ trụ là bao nhiêu?

Quỹ đạo của các hạt khí quyển ở tầng ngoài(dic.academic.ru)

Mặt trăng không có vành đai Van Allen. Cô ấy cũng không có bầu không khí bảo vệ. Nó mở cửa cho tất cả các cơn gió mặt trời. Nếu một ngọn lửa mặt trời mạnh xảy ra trong chuyến thám hiểm mặt trăng, một luồng bức xạ khổng lồ sẽ thiêu rụi cả các viên nang và các phi hành gia trên phần bề mặt mặt trăng nơi họ trải qua cả ngày. Bức xạ này không chỉ nguy hiểm - nó còn gây chết người!

Năm 1963, các nhà khoa học Liên Xô nói với nhà thiên văn học nổi tiếng người Anh Bernard Lovell rằng họ không biết cách bảo vệ các phi hành gia khỏi tác động chết người của bức xạ vũ trụ. Điều này có nghĩa là ngay cả lớp vỏ kim loại dày hơn nhiều của các thiết bị Nga cũng không thể chống chọi được với bức xạ. Làm thế nào kim loại mỏng nhất (gần giống như giấy bạc) được sử dụng trong tàu con thoi của Mỹ lại có thể bảo vệ các phi hành gia? NASA biết điều này là không thể. Những con khỉ không gian chết chưa đầy 10 ngày sau khi trở về, nhưng NASA chưa bao giờ cho chúng ta biết nguyên nhân thực sự dẫn đến cái chết của chúng.

Phi hành gia khỉ (lưu trữ RGANT)

Hầu hết mọi người, ngay cả những người am hiểu về không gian, đều không nhận thức được sự tồn tại của bức xạ chết người tràn ngập không gian của nó. Thật kỳ lạ (hoặc có lẽ chỉ vì những lý do có thể đoán được), trong cuốn “Bách khoa toàn thư minh họa về công nghệ vũ trụ” của Mỹ, cụm từ “bức xạ vũ trụ” không xuất hiện dù chỉ một lần. Và nói chung, các nhà nghiên cứu Mỹ (đặc biệt là những người liên quan đến NASA) tránh xa chủ đề này một dặm.

Trong khi đó, Lovell sau khi nói chuyện với các đồng nghiệp người Nga hiểu rõ về bức xạ vũ trụ, đã gửi thông tin mình có cho quản trị viên NASA Hugh Dryden, nhưng ông này phớt lờ.

Một trong những phi hành gia được cho là đã đến thăm Mặt trăng, Collins, chỉ đề cập đến bức xạ vũ trụ hai lần trong cuốn sách của mình:

"Ít nhất thì Mặt trăng cũng nằm ngoài vành đai Van Allen của Trái đất, điều đó có nghĩa là có một lượng bức xạ tốt cho những ai đến đó và một liều lượng gây chết người cho những ai nán lại."

“Vì vậy, vành đai bức xạ Van Allen bao quanh Trái đất và khả năng bùng phát các ngọn lửa mặt trời đòi hỏi sự hiểu biết và chuẩn bị để tránh khiến phi hành đoàn phải tiếp xúc với liều lượng phóng xạ ngày càng tăng.”

Vậy “hiểu và chuẩn bị” nghĩa là gì? Phải chăng điều này có nghĩa là ngoài vành đai Van Allen, phần còn lại của không gian không có bức xạ? Hay NASA đã có một chiến lược bí mật để tránh các ngọn lửa mặt trời sau khi đưa ra quyết định cuối cùng về chuyến thám hiểm?

NASA tuyên bố rằng họ có thể dự đoán một cách đơn giản các ngọn lửa mặt trời, và do đó đã gửi các phi hành gia lên Mặt trăng khi không có dự đoán về các ngọn lửa và mối nguy hiểm bức xạ đối với chúng là rất nhỏ.

Trong khi Armstrong và Aldrin đang làm việc ngoài vũ trụ

trên bề mặt mặt trăng, Michael Collins

được đặt trên quỹ đạo (kho lưu trữ của NASA)

Tuy nhiên, các chuyên gia khác cho biết: “Chỉ có thể dự đoán ngày gần đúng của bức xạ cực đại trong tương lai và mật độ của nó”.

Tuy nhiên, phi hành gia Liên Xô Leonov đã đi vào vũ trụ vào năm 1966 - tuy nhiên, trong bộ đồ chì siêu nặng. Nhưng chỉ ba năm sau, các phi hành gia người Mỹ đã nhảy lên bề mặt Mặt trăng, không phải trong bộ đồ vũ trụ siêu nặng mà hoàn toàn ngược lại! Có lẽ trong nhiều năm, các chuyên gia của NASA đã tìm ra được một loại vật liệu siêu nhẹ nào đó có khả năng bảo vệ chống lại bức xạ một cách đáng tin cậy?

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu bất ngờ phát hiện ra rằng ít nhất Apollo 10, Apollo 11 và Apollo 12 đã khởi hành chính xác trong những khoảng thời gian khi số lượng vết đen mặt trời và hoạt động mặt trời tương ứng đang đạt đến mức tối đa. Mức cực đại được chấp nhận chung về mặt lý thuyết của chu kỳ mặt trời 20 kéo dài từ tháng 12 năm 1968 đến tháng 12 năm 1969. Trong thời kỳ này, các sứ mệnh Apollo 8, Apollo 9, Apollo 10, Apollo 11 và Apollo 12 được cho là đã di chuyển ra ngoài vùng bảo vệ của vành đai Van Allen và đi vào không gian cislunar.

Nghiên cứu sâu hơn về biểu đồ hàng tháng cho thấy các đợt bùng phát mặt trời đơn lẻ là một hiện tượng ngẫu nhiên, xảy ra một cách tự phát trong chu kỳ 11 năm. Điều cũng xảy ra là trong giai đoạn “thấp” của chu kỳ, một số lượng lớn các đợt bùng phát xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn và trong giai đoạn “cao” - một con số rất nhỏ. Nhưng điều quan trọng là những đợt bùng phát rất mạnh có thể xảy ra bất cứ lúc nào trong chu kỳ.

Trong kỷ nguyên Apollo, các phi hành gia người Mỹ đã dành tổng cộng gần 90 ngày trên không gian. Vì bức xạ từ các ngọn lửa mặt trời không thể đoán trước sẽ đến Trái đất hoặc Mặt trăng trong vòng chưa đầy 15 phút, nên cách duy nhất để bảo vệ chống lại nó là sử dụng các thùng chứa chì. Nhưng nếu sức mạnh của tên lửa đủ để nâng những thứ đó thừa cân, vậy thì tại sao lại cần phải đi vào vũ trụ trong những viên nang nhỏ (nghĩa đen là 0,1 mm nhôm) ở áp suất 0,34 atm?

Điều này mặc dù thực tế là ngay cả một lớp mỏng lớp phủ bảo vệ, được gọi là “mylar”, theo phi hành đoàn Apollo 11, hóa ra nó nặng đến mức phải khẩn cấp xóa khỏi mô-đun mặt trăng!

Có vẻ như NASA đã chọn những người đặc biệt cho các chuyến thám hiểm mặt trăng, mặc dù được điều chỉnh cho phù hợp với hoàn cảnh, không được đúc từ thép mà từ chì. Nhà nghiên cứu vấn đề người Mỹ, Ralph Rene, đã không quá lười biếng để tính toán tần suất mỗi chuyến thám hiểm mặt trăng được cho là đã hoàn thành sẽ bị ảnh hưởng bởi hoạt động của mặt trời.

Nhân tiện, một trong những nhân viên có thẩm quyền của NASA (nhân tiện, nhà vật lý xuất sắc) Bill Modlin, trong tác phẩm “Triển vọng du hành giữa các vì sao”, đã thẳng thắn báo cáo: “Các tia sáng mặt trời có thể phát ra các proton GeV trong cùng dải năng lượng như hầu hết các tia vũ trụ. các hạt, nhưng mãnh liệt hơn nhiều. Sự gia tăng năng lượng của chúng cùng với bức xạ tăng lên gây ra một mối nguy hiểm đặc biệt, vì các proton GeV xuyên qua vài mét vật chất... Các vụ cháy mặt trời (hoặc sao) với sự phát xạ của proton là một mối nguy hiểm rất nghiêm trọng xảy ra định kỳ trong không gian liên hành tinh, nơi cung cấp bức xạ liều hàng trăm nghìn roentgen trong vài giờ ở khoảng cách từ Mặt trời đến Trái đất. Liều này gây chết người và cao hơn hàng triệu lần so với mức cho phép. Cái chết có thể xảy ra sau 500 roentgen trong một khoảng thời gian ngắn.”

Đúng vậy, những chàng trai Mỹ dũng cảm khi đó đã phải tỏa sáng tệ hại hơn cả tổ máy điện Chernobyl thứ 4. “Các hạt vũ trụ rất nguy hiểm, chúng đến từ mọi hướng và cần có lớp chắn dày đặc tối thiểu hai mét xung quanh bất kỳ sinh vật sống nào.” Nhưng những con tàu vũ trụ mà NASA chứng minh cho đến ngày nay chỉ có đường kính hơn 4 m. Với độ dày của các bức tường được Modlin khuyến nghị, các phi hành gia dù không có bất kỳ thiết bị nào cũng sẽ không vừa với chúng, chưa kể đến việc sẽ không có đủ nhiên liệu để nâng những viên nang như vậy lên. Tuy nhiên, rõ ràng là cả ban lãnh đạo của NASA lẫn các phi hành gia mà họ cử lên Mặt trăng đều không đọc sách của đồng nghiệp và vui mừng không biết, đã vượt qua mọi chông gai trên con đường tới các vì sao.

Tuy nhiên, có lẽ NASA thực sự đã phát triển một số loại bộ đồ vũ trụ cực kỳ đáng tin cậy cho họ, sử dụng vật liệu siêu nhẹ (rõ ràng là rất bí mật) để bảo vệ khỏi bức xạ? Nhưng tại sao nó không được sử dụng ở bất kỳ nơi nào khác, như người ta nói, vì mục đích hòa bình? Được rồi, họ không muốn giúp Liên Xô về vấn đề Chernobyl: xét cho cùng thì perestroika vẫn chưa bắt đầu. Tuy nhiên, chẳng hạn, vào năm 1979, cũng tại Hoa Kỳ, một vụ tai nạn lò phản ứng lớn đã xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân Đảo Three Mile, dẫn đến sự tan chảy của lõi lò phản ứng. Vậy tại sao những người thanh lý Mỹ không sử dụng những bộ quần áo vũ trụ dựa trên công nghệ được quảng cáo nhiều của NASA, trị giá không dưới 7 triệu USD, để loại bỏ quả bom hẹn giờ nguyên tử này trên lãnh thổ của họ?..

Kể từ khi xuất hiện trên Trái đất, tất cả các sinh vật đều tồn tại, phát triển và tiến hóa dưới sự tiếp xúc liên tục với bức xạ. Bức xạ là điều tự nhiên một hiện tượng tự nhiên, như gió, thủy triều, mưa, v.v.

Bức xạ nền tự nhiên (NBR) đã có mặt trên Trái đất ở tất cả các giai đoạn hình thành của nó. Nó đã ở đó rất lâu trước khi có sự sống và sau đó sinh quyển xuất hiện. Phóng xạ và bức xạ ion hóa đi kèm là yếu tố ảnh hưởng đến hiện trạng sinh quyển, sự tiến hóa của Trái đất, sự sống trên Trái đất và thành phần nguyên tố. hệ mặt trời. Bất kỳ sinh vật nào đều tiếp xúc với đặc tính nền bức xạ của một khu vực nhất định. Cho đến những năm 1940 nó được gây ra bởi hai yếu tố: sự phân rã của các hạt nhân phóng xạ có nguồn gốc tự nhiên, nằm cả trong môi trường sống của một sinh vật nhất định và trong chính sinh vật đó, và các tia vũ trụ.

Nguồn bức xạ tự nhiên (tự nhiên) là không gian và các hạt nhân phóng xạ tự nhiên chứa ở dạng tự nhiên và nồng độ trong mọi vật thể của sinh quyển: đất, nước, không khí, khoáng chất, sinh vật sống, v.v. Bất kỳ vật thể nào xung quanh chúng ta và chính chúng ta theo nghĩa tuyệt đối lời nói có tính phóng xạ.

Liều bức xạ chính đối với người dân khối cầu nhận được từ nguồn tự nhiên sự bức xạ. Hầu hết chúng đều như vậy nên việc tránh tiếp xúc với bức xạ từ chúng là điều hoàn toàn không thể tránh được. Trong suốt lịch sử của Trái đất các loại khác nhau bức xạ xuyên qua bề mặt trái đất từ ​​​​không gian và đến từ các chất phóng xạ nằm trong vỏ trái đất. Một người tiếp xúc với bức xạ theo hai cách. Các chất phóng xạ có thể ở bên ngoài cơ thể và chiếu xạ từ bên ngoài (trong trường hợp này chúng ta nói về chiếu xạ bên ngoài) hoặc chúng có thể tồn tại trong không khí mà một người hít thở, vào thức ăn hoặc nước và xâm nhập vào bên trong cơ thể (phương pháp chiếu xạ này được gọi là nội bộ).

Bất kỳ cư dân nào trên Trái đất đều tiếp xúc với bức xạ từ các nguồn bức xạ tự nhiên. Điều này một phần phụ thuộc vào nơi con người sinh sống. Mức độ phóng xạ ở một số nơi trên thế giới, đặc biệt là những nơi có đá phóng xạ, cao hơn đáng kể so với mức trung bình và ở những nơi khác thì thấp hơn. Các nguồn bức xạ trên mặt đất chịu trách nhiệm chung cho phần lớn sự phơi nhiễm mà con người tiếp xúc thông qua bức xạ tự nhiên. Trung bình, chúng cung cấp hơn 5/6 liều tương đương hiệu quả hàng năm mà người dân nhận được, chủ yếu là do phơi nhiễm bên trong. Phần còn lại được đóng góp bởi các tia vũ trụ, chủ yếu thông qua bức xạ bên ngoài.

Phông bức xạ tự nhiên được hình thành bởi bức xạ vũ trụ (16%) và bức xạ được tạo ra bởi các hạt nhân phóng xạ rải rác trong tự nhiên có trong vỏ trái đất, không khí trong lòng đất, đất, nước, thực vật, thực phẩm, trong cơ thể động vật và con người (84%). Bức xạ nền công nghệ chủ yếu liên quan đến quá trình xử lý và di chuyển đá, đốt than, dầu, khí đốt và các nhiên liệu hóa thạch khác, cũng như thử nghiệm vũ khí hạt nhân và năng lượng hạt nhân.

Bức xạ nền tự nhiên là một yếu tố môi trường không thể thiếu, có tác động đáng kể đến đời sống con người. Bức xạ nền tự nhiên rất khác nhau trong các vùng khác nhau Trái đất. Liều tương đương trong cơ thể con người trung bình là 2 mSv = 0,2 rem. Sự phát triển tiến hóa cho thấy trong điều kiện tự nhiên có điều kiện cung cấp điều kiện tối ưu cho cuộc sống của con người, động vật và thực vật. Vì vậy, khi đánh giá các mối nguy hiểm do bức xạ ion hóa gây ra, điều quan trọng là phải biết tính chất và mức độ phơi nhiễm từ nhiều nguồn khác nhau.

Vì các hạt nhân phóng xạ, giống như bất kỳ nguyên tử nào, tạo thành các hợp chất nhất định trong tự nhiên và theo tính chất hóa học của chúng, là một phần của một số khoáng chất nhất định, nên sự phân bố của các hạt nhân phóng xạ tự nhiên trong lớp vỏ trái đất là không đồng đều. Bức xạ vũ trụ, như đã đề cập ở trên, cũng phụ thuộc vào một số yếu tố và có thể khác nhau nhiều lần. Vì vậy, bức xạ nền tự nhiên ở những nơi khác nhau trên trái đất là khác nhau. Điều này liên quan đến quy ước của khái niệm “nền bức xạ thông thường”: ở độ cao so với mực nước biển, phông nền tăng lên do bức xạ vũ trụ, ở những nơi có đá granit hoặc cát giàu thori lộ ra bề mặt, bức xạ phông cũng cao hơn. , và như thế. Vì vậy, chúng ta chỉ có thể nói về phông bức xạ tự nhiên trung bình cho một khu vực, lãnh thổ, quốc gia nhất định, v.v.

Liều hiệu quả trung bình mà một cư dân trên hành tinh của chúng ta nhận được từ các nguồn tự nhiên mỗi năm là 2,4 mSv .

Khoảng 1/3 liều này được hình thành do bức xạ bên ngoài (gần bằng nhau từ không gian và từ các hạt nhân phóng xạ) và 2/3 là do bức xạ bên trong, tức là các hạt nhân phóng xạ tự nhiên nằm bên trong cơ thể chúng ta. Hoạt động riêng trung bình của con người là khoảng 150 Bq/kg. Bức xạ nền tự nhiên (phơi nhiễm bên ngoài) ở mực nước biển trung bình khoảng 0,09 μSv/h. Điều này tương ứng với khoảng 10 µR/h.

Bức xạ vũ trụ là dòng các hạt ion hóa rơi xuống Trái đất từ ​​​​không gian bên ngoài. Thành phần của bức xạ vũ trụ bao gồm:

Bức xạ vũ trụ bao gồm ba thành phần có nguồn gốc khác nhau:

1) bức xạ từ các hạt bị từ trường Trái đất bắt giữ;

2) thiên hà Bức xạ vũ trụ;

3) bức xạ hạt từ Mặt trời.

Bức xạ từ các hạt tích điện bị từ trường Trái đất bắt giữ - ở khoảng cách 1,2-8 bán kính Trái đất có cái gọi là vành đai bức xạ chứa các proton có năng lượng 1-500 MeV (chủ yếu là 50 MeV), các electron có năng lượng khoảng 0,1 -0,4 MeV và một lượng nhỏ hạt alpha.

Hợp chất. Các tia vũ trụ của thiên hà được cấu tạo chủ yếu từ các proton (79%) và các hạt alpha (20%), phản ánh sự dồi dào của hydro và heli trong Vũ trụ. Trong số các ion nặng, ion sắt có tầm quan trọng lớn nhất do cường độ tương đối cao và số nguyên tử lớn.

Nguồn gốc. Nguồn gốc của tia vũ trụ thiên hà là các vụ nổ sao, vụ nổ siêu tân tinh, gia tốc sao xung, vụ nổ hạt nhân thiên hà, v.v.

Cả đời. Tuổi thọ của các hạt trong bức xạ vũ trụ là khoảng 200 triệu năm. Sự lưu giữ hạt xảy ra do từ trường khôn gian liên hành tinh.

Tương tác với khí quyển . Khi đi vào khí quyển, các tia vũ trụ tương tác với các nguyên tử nitơ, oxy và argon. Các hạt va chạm với electron thường xuyên hơn so với hạt nhân, nhưng các hạt năng lượng cao mất ít năng lượng. Trong các va chạm với hạt nhân, các hạt hầu như luôn bị loại khỏi dòng nên sự suy yếu của bức xạ sơ cấp gần như hoàn toàn do phản ứng hạt nhân.

Khi proton va chạm với hạt nhân, neutron và proton bị bật ra khỏi hạt nhân và phản ứng phân hạch hạt nhân xảy ra. Các hạt thứ cấp thu được có năng lượng đáng kể và bản thân chúng tạo ra các phản ứng hạt nhân giống nhau, tức là, toàn bộ một loạt phản ứng được hình thành, cái gọi là trận mưa khí quyển rộng được hình thành. Một hạt nguyên thủy năng lượng cao có thể tạo ra một loạt mười thế hệ phản ứng liên tiếp tạo ra hàng triệu hạt.

Các hạt nhân và nucleon mới, tạo nên thành phần hoạt tính hạt nhân của bức xạ, được hình thành chủ yếu ở các tầng trên của khí quyển. Ở phần dưới của nó, dòng hạt nhân và proton bị suy yếu đáng kể do va chạm hạt nhân và tổn thất ion hóa thêm. Ở mực nước biển, nó chỉ tạo ra một vài phần trăm suất liều.

Hạt nhân phóng xạ vũ trụ

Là kết quả của các phản ứng hạt nhân xảy ra dưới tác dụng của tia vũ trụ trong khí quyển và một phần trong thạch quyển, các hạt nhân phóng xạ được hình thành. Trong số này, đóng góp lớn nhất vào việc tạo ra liều được tạo ra bởi (các nguồn phát β: 3 H (T 1/2 = 12,35 năm), 14 C (T 1/2 = 5730 năm), 22 Na (T 1/2 = 2,6 năm) - xâm nhập vào cơ thể con người bằng thức ăn. Theo dữ liệu được trình bày, đóng góp lớn nhất vào bức xạ đến từ carbon-14. Một người trưởng thành tiêu thụ ~ 95 kg carbon mỗi năm qua thức ăn.

Bức xạ mặt trời, bao gồm bức xạ điện từ có phạm vi tia X, proton và hạt alpha;

Các loại bức xạ được liệt kê là loại bức xạ sơ cấp, chúng gần như biến mất hoàn toàn ở độ cao khoảng 20 km do tương tác với các tầng trên của khí quyển. Trong trường hợp này, bức xạ vũ trụ thứ cấp được hình thành, chiếu tới bề mặt Trái đất và ảnh hưởng đến sinh quyển (bao gồm cả con người). Bức xạ thứ cấp bao gồm neutron, proton, meson, electron và photon.

Cường độ bức xạ vũ trụ phụ thuộc vào một số yếu tố:

Những thay đổi trong dòng bức xạ thiên hà,

Hoạt động của mặt trời,

Vĩ độ địa lý,

Độ cao so với mực nước biển.

Tùy theo độ cao, cường độ bức xạ vũ trụ tăng mạnh.

Hạt nhân phóng xạ của vỏ trái đất.

Các đồng vị tồn tại lâu dài (với chu kỳ bán rã hàng tỷ năm) không có thời gian phân hủy trong quá trình tồn tại của hành tinh chúng ta, nằm rải rác trong lớp vỏ trái đất. Chúng có thể hình thành đồng thời với sự hình thành các hành tinh trong Hệ Mặt trời (các đồng vị tồn tại tương đối ngắn đã phân rã hoàn toàn). Những đồng vị này được gọi là chất phóng xạ tự nhiên, nghĩa là những chất được hình thành và liên tục được tái hình thành mà không có sự can thiệp của con người. Khi chúng phân rã, chúng tạo thành các đồng vị trung gian và cũng có tính phóng xạ.

Nguồn bức xạ bên ngoài là hơn 60 hạt nhân phóng xạ tự nhiên được tìm thấy trong sinh quyển Trái đất. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên được chứa với số lượng tương đối nhỏ trong tất cả các lớp vỏ và lõi của Trái đất. Đặc biệt quan trọng đối với con người là các nguyên tố phóng xạ của sinh quyển, tức là phần vỏ Trái đất (litho-, hydro- và khí quyển) nơi chứa các vi sinh vật, thực vật, động vật và con người.

Trong hàng tỷ năm, đã có một quá trình phân rã phóng xạ liên tục của hạt nhân nguyên tử không ổn định. Kết quả là tổng hoạt độ phóng xạ của vật chất và đá trên Trái đất giảm dần. Các đồng vị có thời gian tồn tại tương đối ngắn bị phân hủy hoàn toàn. Chủ yếu là các nguyên tố có chu kỳ bán rã tính bằng hàng tỷ năm đã được bảo tồn, cũng như các sản phẩm thứ cấp có thời gian tồn tại tương đối ngắn của quá trình phân rã phóng xạ, tạo thành các chuỗi biến đổi liên tiếp, được gọi là họ các nguyên tố phóng xạ. Trong lớp vỏ trái đất, các hạt nhân phóng xạ tự nhiên có thể được phân tán ít nhiều đều hoặc tập trung dưới dạng cặn.

Hạt nhân phóng xạ tự nhiên (tự nhiên) có thể chia thành ba nhóm:

Các hạt nhân phóng xạ thuộc họ phóng xạ (loạt),

Các hạt nhân phóng xạ khác (không thuộc họ phóng xạ) đã trở thành một phần của lớp vỏ trái đất trong quá trình hình thành hành tinh,

Các hạt nhân phóng xạ được hình thành dưới tác dụng của bức xạ vũ trụ.

Trong quá trình hình thành Trái đất, các hạt nhân phóng xạ cùng với các hạt nhân ổn định cũng trở thành một phần của lớp vỏ Trái đất. Hầu hết các hạt nhân phóng xạ này thuộc về cái gọi là họ (loạt) phóng xạ. Mỗi chuỗi đại diện cho một chuỗi các biến đổi phóng xạ liên tiếp, khi hạt nhân được hình thành trong quá trình phân rã của hạt nhân mẹ cũng phân rã, lại tạo ra một hạt nhân không ổn định, v.v. Điểm bắt đầu của chuỗi như vậy là một hạt nhân phóng xạ, không được hình thành. từ một hạt nhân phóng xạ khác, nhưng có trong vỏ trái đất và sinh quyển từ thời điểm chúng ra đời. Hạt nhân phóng xạ này được gọi là tổ tiên và toàn bộ họ (loạt) được đặt theo tên của nó. Tổng cộng, có ba tổ tiên trong tự nhiên - uranium-235, uranium-238 và thorium-232, và theo đó, ba loạt phóng xạ - hai uranium và thorium. Tất cả các chuỗi đều kết thúc bằng các đồng vị ổn định của chì.

Thorium có chu kỳ bán rã dài nhất (14 tỷ năm) nên được bảo tồn gần như hoàn toàn kể từ khi Trái Đất bồi tụ. Uranium-238 phân rã ở mức độ lớn, phần lớn uranium-235 phân rã và đồng vị neptunium-232 phân rã hoàn toàn. Vì lý do này, có rất nhiều thorium trong lớp vỏ trái đất (gấp gần 20 lần uranium) và uranium-235 ít hơn urani-238 140 lần. Do tổ tiên của họ thứ tư (neptunium) đã phân hủy hoàn toàn kể từ khi Trái đất bồi tụ nên nó gần như không có trong đá. Neptunium được tìm thấy trong quặng uranium với số lượng không đáng kể. Nhưng nguồn gốc của nó chỉ là thứ yếu và là do sự bắn phá hạt nhân uranium-238 bởi các neutron tia vũ trụ. Neptunium hiện được sản xuất bằng phản ứng hạt nhân nhân tạo. Đối với một nhà sinh thái học, điều đó không có gì đáng quan tâm.

Khoảng 0,0003% (theo nhiều nguồn khác nhau 0,00025-0,0004%) vỏ trái đất là uranium. Nghĩa là, một mét khối đất thông thường nhất chứa trung bình 5 gram uranium. Có những nơi số tiền này lớn hơn hàng nghìn lần - đó là những mỏ uranium. Một mét khối nước biển chứa khoảng 1,5 mg uranium. Nguyên tố hóa học tự nhiên này được đại diện bởi hai đồng vị -238U và 235U, mỗi đồng vị là người sáng lập ra chuỗi phóng xạ của riêng nó. Phần lớn uranium tự nhiên (99,3%) là uranium-238. Hạt nhân phóng xạ này rất ổn định, xác suất phân rã của nó (cụ thể là phân rã alpha) là rất nhỏ. Xác suất này được đặc trưng bởi chu kỳ bán rã 4,5 tỷ năm. Nghĩa là, kể từ khi hình thành hành tinh của chúng ta, số lượng của nó đã giảm đi một nửa. Từ đó, có thể suy ra rằng bức xạ nền trên hành tinh của chúng ta đã từng cao hơn. Chuỗi biến đổi phóng xạ tạo ra các hạt nhân phóng xạ tự nhiên thuộc dãy uranium:

Chuỗi phóng xạ bao gồm cả các hạt nhân phóng xạ tồn tại lâu dài (nghĩa là các hạt nhân phóng xạ có chu kỳ bán rã dài) và các hạt nhân phóng xạ có thời gian tồn tại ngắn, nhưng tất cả các hạt nhân phóng xạ trong chuỗi đều tồn tại trong tự nhiên, ngay cả những hạt nhân phóng xạ phân rã nhanh chóng. Điều này là do thực tế là theo thời gian, trạng thái cân bằng đã được thiết lập (cái gọi là "cân bằng thế tục") - tốc độ phân rã của mỗi hạt nhân phóng xạ bằng tốc độ hình thành của nó.

Có những hạt nhân phóng xạ tự nhiên đã xâm nhập vào lớp vỏ trái đất trong quá trình hình thành hành tinh và chúng không thuộc chuỗi uranium hoặc thorium. Trước hết, đó là kali-40. Hàm lượng 40 K trong vỏ trái đất khoảng 0,00027% (khối lượng), chu kỳ bán rã là 1,3 tỷ năm. Hạt nhân con, canxi-40, ổn định. Kali-40 được tìm thấy với số lượng đáng kể trong thực vật và sinh vật sống và đóng góp đáng kể vào tổng liều bức xạ bên trong con người.

Kali tự nhiên chứa ba đồng vị: kali-39, kali-40 và kali-41, trong đó chỉ có kali-40 là có tính phóng xạ. Tỷ lệ định lượng của ba đồng vị này trong tự nhiên trông như thế này: 93,08%, 0,012% và 6,91%.

Kali-40 bị phân hủy theo hai cách. Khoảng 88% nguyên tử của nó trải qua bức xạ beta và trở thành nguyên tử canxi-40. 12% nguyên tử còn lại, trải qua quá trình bắt K, biến thành nguyên tử argon-40. Phương pháp kali-argon để xác định tuổi tuyệt đối của đá và khoáng chất dựa trên tính chất này của kali-40.

Nhóm hạt nhân phóng xạ tự nhiên thứ ba bao gồm các hạt nhân phóng xạ vũ trụ. Các hạt nhân phóng xạ này được hình thành dưới tác động của bức xạ vũ trụ từ các hạt nhân ổn định do phản ứng hạt nhân. Chúng bao gồm tritium, berili-7, carbon-14, natri-22. Ví dụ, các phản ứng hạt nhân hình thành tritium và carbon-14 từ nitơ dưới tác động của neutron vũ trụ:

Carbon chiếm một vị trí đặc biệt trong số các đồng vị phóng xạ tự nhiên. Carbon tự nhiên bao gồm hai đồng vị ổn định, trong đó carbon-12 chiếm ưu thế (98,89%). Phần còn lại gần như hoàn toàn là carbon-13 (1,11%).

Ngoài các đồng vị ổn định của cacbon, còn có 5 đồng vị phóng xạ nữa được biết đến. Bốn trong số chúng (carbon-10, carbon-11, carbon-15 và carbon-16) có chu kỳ bán rã rất ngắn (giây và phân số của một giây). Đồng vị phóng xạ thứ năm, carbon-14, có chu kỳ bán rã 5.730 năm.

Trong tự nhiên, nồng độ carbon-14 cực kỳ thấp. Ví dụ, trong thực vật hiện đại, cứ 109 nguyên tử cacbon-12 và cacbon-13 thì có một nguyên tử đồng vị này. Tuy nhiên, với sự ra đời của vũ khí nguyên tử và công nghệ hạt nhân, carbon-14 được tạo ra một cách nhân tạo do sự tương tác của neutron chậm với nitơ trong khí quyển nên số lượng của nó không ngừng tăng lên.

Có một số quy ước liên quan đến lý lịch nào được coi là “bình thường”. Do đó, với liều hiệu dụng hàng năm “trung bình của hành tinh” trên mỗi người là 2,4 mSv, thì ở nhiều quốc gia giá trị này là 7-9 mSv/năm. Nghĩa là, từ xa xưa, hàng triệu người đã sống trong điều kiện tải liều tự nhiên cao hơn nhiều lần so với mức trung bình thống kê. Các nghiên cứu y học và thống kê nhân khẩu học cho thấy điều này không ảnh hưởng đến cuộc sống của họ dưới bất kỳ hình thức nào, không có bất kỳ ảnh hưởng nào. ảnh hưởng tiêu cựcđến sức khỏe của họ và sức khỏe của con cái họ.

Nói về tính quy ước của khái niệm nền tự nhiên “bình thường”, chúng ta cũng có thể chỉ ra một số nơi trên hành tinh có mức bức xạ tự nhiên vượt quá mức trung bình thống kê không chỉ vài lần mà còn hàng chục lần (bảng); hàng chục, hàng trăm nghìn cư dân phải chịu tác động này. Và đây cũng là điều bình thường, điều này cũng không ảnh hưởng gì đến sức khỏe của họ. Hơn nữa, nhiều khu vực có bức xạ phông tăng lên đã là nơi tập trung du lịch đại chúng (bờ biển) và các khu nghỉ dưỡng được công nhận (Vùng nước khoáng Caucasian, Karlovy Vary, v.v.) trong nhiều thế kỷ.

Văn bản được trình bày dưới đây nên được coi là ý kiến ​​​​cá nhân của tác giả. Anh ta không có bất kỳ thông tin bí mật nào (hoặc quyền truy cập vào nó). Mọi thứ được trình bày đều là sự thật từ các nguồn mở cộng với một chút hiểu biết thông thường (“phân tích đi văng”, nếu bạn muốn).

Khoa học viễn tưởng - tất cả những chiếc máy bay nổ và ghế dài ngoài vũ trụ trên những chiếc máy bay chiến đấu nhỏ bé một chỗ ngồi - đã dạy loài người đánh giá quá cao một cách nghiêm túc lòng nhân từ của Vũ trụ đối với các sinh vật protein ấm áp. Điều này đặc biệt rõ ràng khi các nhà văn khoa học viễn tưởng mô tả chuyến du hành tới các hành tinh khác. Than ôi, việc khám phá “không gian thực” thay vì hàng trăm “kames” thông thường dưới sự bảo vệ của từ trường Trái đất sẽ là một công việc khó khăn hơn so với người bình thường chỉ một thập kỷ trước.

Vì vậy, đây là điểm chính của tôi. Bầu không khí tâm lý và xung đột trong phi hành đoàn không phải là những vấn đề chính mà mọi người sẽ gặp phải khi tổ chức các chuyến bay có người lái tới Sao Hỏa.

Vấn đề chính của một người đi ra ngoài từ quyển Trái đất- vấn đề với chữ “P” viết hoa.

Bức xạ vũ trụ là gì và tại sao chúng ta không chết vì nó trên Trái đất

Bức xạ ion hóa trong không gian (vượt quá vài trăm km không gian gần Trái đất mà con người đã thực sự làm chủ được) bao gồm hai phần.

Bức xạ từ Mặt Trời. Trước hết, đây là “gió mặt trời” - một dòng hạt liên tục “thổi” theo mọi hướng từ ngôi sao và cực kỳ tốt cho các tàu buồm không gian trong tương lai, vì nó sẽ cho phép chúng tăng tốc thích hợp để di chuyển ra ngoài hệ mặt trời. Nhưng đối với chúng sinh, phần chính của loại gió này không có tác dụng đặc biệt. Thật tuyệt vời khi chúng ta được bảo vệ khỏi bức xạ cứng bởi một lớp khí quyển dày, tầng điện ly (nơi có các lỗ thủng tầng ozone) và cả từ trường cực mạnh của Trái đất.

Ngoài gió phân tán ít nhiều đều, ngôi sao của chúng ta còn bắn ra cái gọi là tia sáng mặt trời theo định kỳ. Sau này là sự phóng ra vật chất vành từ Mặt trời. Chúng nghiêm trọng đến mức đôi khi chúng gây ra các vấn đề cho con người và công nghệ ngay cả trên Trái đất, nơi mà điều thú vị nhất, tôi nhắc lại, được sàng lọc kỹ lưỡng.

Vì vậy, chúng ta có bầu khí quyển và từ trường của hành tinh. Trong không gian vốn đã khá gần, ở khoảng cách mười hoặc hai nghìn km tính từ Trái đất, một ngọn lửa mặt trời (thậm chí là yếu, chỉ một vài quả Hiroshima), đâm vào một con tàu, chắc chắn sẽ vô hiệu hóa khả năng lấp đầy sự sống của nó mà không có một chút cơ hội nào của sự sống còn. Ngày nay chúng ta hoàn toàn không có gì có thể ngăn cản điều này - ở trình độ phát triển công nghệ và vật liệu hiện nay. Vì lý do này và chỉ vì lý do này, nhân loại sẽ phải hoãn cuộc hành trình kéo dài hàng tháng tới Sao Hỏa cho đến khi chúng ta giải quyết được ít nhất một phần vấn đề này. Bạn cũng sẽ phải lên kế hoạch cho nó vào những thời điểm mặt trời yên tĩnh nhất và cầu nguyện rất nhiều tới tất cả các vị thần kỹ thuật.

Các tia vũ trụ. Những thứ hung ác có mặt khắp nơi này mang một lượng năng lượng khổng lồ (nhiều hơn mức LHC có thể bơm vào một hạt). Họ đến từ những nơi khác trong thiên hà của chúng ta. Đi vào lá chắn của bầu khí quyển trái đất, chùm tia như vậy tương tác với các nguyên tử của nó và vỡ thành hàng chục hạt ít năng lượng hơn, đổ thành dòng thậm chí còn ít năng lượng hơn (nhưng cũng nguy hiểm), và kết quả là, tất cả sự huy hoàng này là đổ xuống dưới dạng mưa bức xạ trên bề mặt hành tinh. Khoảng 15% bức xạ nền trên Trái đất đến từ du khách từ không gian. Bạn sống càng cao trên mực nước biển thì liều lượng bạn bắt được trong cuộc đời càng cao. Và điều này xảy ra suốt ngày đêm.

Như một bài tập ở trường, hãy thử tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra với một con tàu vũ trụ và “nội dung sống” của nó nếu chúng bị một chùm tia như vậy chiếu trực tiếp vào đâu đó ngoài không gian. Hãy để tôi nhắc bạn rằng chuyến bay tới sao Hỏa sẽ mất vài tháng, một con tàu khổng lồ sẽ phải được chế tạo cho việc này và khả năng xảy ra “liên hệ” được mô tả ở trên (hoặc thậm chí nhiều hơn một) là khá cao. Thật không may, đơn giản là không thể bỏ qua nó trong những chuyến bay dài có phi hành đoàn trực tiếp.

Còn gì nữa?

Ngoài bức xạ từ Mặt trời đến Trái đất, còn có bức xạ mặt trời mà từ trường của hành tinh đẩy lùi, không cho đi vào và quan trọng nhất là tích tụ*. Gặp gỡ độc giả. Đây là vành đai bức xạ của Trái đất (ERB). Nó còn được gọi là vành đai Van Allen, như cách gọi ở nước ngoài. Các phi hành gia sẽ phải vượt qua nó, như người ta nói, “ở tốc độ tối đa”, để không phải nhận một liều phóng xạ gây chết người chỉ sau vài giờ. Việc tiếp xúc nhiều lần với vành đai này - nếu chúng ta, trái với lẽ thường, quyết định đưa các phi hành gia từ Sao Hỏa trở lại Trái đất - có thể dễ dàng kết liễu họ.

*Một tỷ lệ đáng kể các hạt của vành đai Van Allen có tốc độ nguy hiểm đã có sẵn trong vành đai. Tức là nó không chỉ bảo vệ chúng ta khỏi bức xạ từ bên ngoài mà còn tăng cường bức xạ tích lũy này.

Cho đến nay chúng ta đã nói về không gian bên ngoài. Nhưng chúng ta không được quên rằng Sao Hỏa (không giống Trái đất) hầu như không có từ trường**, và bầu khí quyển ngày càng mỏng nên con người sẽ tiếp xúc với những yếu tố tiêu cực này không chỉ trong chuyến bay.

**Được rồi, có một chút- gần cực nam.

Do đó kết luận. Những người thực dân trong tương lai rất có thể sẽ không sống trên bề mặt hành tinh (như chúng ta đã thấy trong bộ phim sử thi “Sứ mệnh tới sao Hỏa”) mà ở sâu bên dưới. bên dưới nó.

Tôi nên làm gì?

Trước hết, rõ ràng là đừng ảo tưởng rằng tất cả những vấn đề này sẽ được giải quyết nhanh chóng (trong vòng chục, hai hoặc ba năm). Để tránh cái chết của phi hành đoàn vì bệnh phóng xạ, chúng ta sẽ không được gửi họ đến đó và khám phá không gian với sự trợ giúp của máy móc thông minh (nhân tiện, đây không phải là quyết định ngu ngốc nhất), hoặc chúng ta sẽ phải làm việc rất chăm chỉ , bởi vì nếu tôi đúng, thì việc đưa người lên sao Hỏa cùng với việc tạo ra một thuộc địa vĩnh viễn là một nhiệm vụ hoàn toàn bất khả thi đối với một quốc gia (kể cả Mỹ, thậm chí Nga, thậm chí cả Trung Quốc) trong nửa thế kỷ tới, hoặc thậm chí lâu hơn. Một con tàu cho sứ mệnh như vậy sẽ tiêu tốn một khoản tiền tương đương với việc xây dựng và bảo trì toàn bộ một vài ISS (xem bên dưới).

Và vâng, tôi quên nói: những người tiên phong trên Sao Hỏa rõ ràng sẽ là “những kẻ đánh bom liều chết”, vì rất có thể chúng ta sẽ không thể cung cấp cho họ một chuyến hành trình trở về cũng như một cuộc sống lâu dài và thoải mái trên Sao Hỏa trong nửa thế kỷ tới.

Về mặt lý thuyết, sứ mệnh tới Sao Hỏa sẽ trông như thế nào nếu chúng ta có tất cả tài nguyên và công nghệ của Trái đất cũ? Hãy so sánh những gì được mô tả dưới đây với những gì bạn đã thấy trong bộ phim đình đám “The Martian”.

Sứ mệnh lên sao Hỏa. Phiên bản thực tế có điều kiện

Trước hết, nhân loại sẽ phải làm việc chăm chỉ và chế tạo một con tàu vũ trụ cỡ cyclopean với khả năng chống bức xạ mạnh mẽ, có thể bù đắp một phần lượng bức xạ khủng khiếp cho phi hành đoàn bên ngoài từ trường Trái đất và đảm bảo đưa ít nhiều những người thực dân sống lên Sao Hỏa - một chiều.

Một con tàu như vậy sẽ trông như thế nào?

Đây là một khối khổng lồ có đường kính hàng chục (hoặc tốt hơn là hàng trăm) mét, được cung cấp từ trường riêng (nam châm điện siêu dẫn) và các nguồn năng lượng để duy trì nó (lò phản ứng hạt nhân). Kích thước khổng lồ của cấu trúc giúp có thể lấp đầy nó từ bên trong bằng vật liệu hấp thụ bức xạ (ví dụ, nó có thể là nhựa xốp có chì hoặc thùng chứa kín bằng nước đơn giản hoặc nước nặng), sẽ phải được vận chuyển vào quỹ đạo trong nhiều thập kỷ (!) và được gắn xung quanh một viên nang hỗ trợ sự sống tương đối nhỏ, nơi chúng ta sẽ đặt các phi hành gia.

Ngoài kích thước và chi phí cao, con tàu sao Hỏa phải cực kỳ đáng tin cậy và quan trọng nhất là hoàn toàn tự chủ về mặt điều khiển. Để cứu sống phi hành đoàn, điều an toàn nhất có thể làm là đặt họ vào tình trạng hôn mê nhân tạo và làm mát họ một chút (chỉ một vài độ) để làm chậm quá trình trao đổi chất. Ở trạng thái này, con người a) sẽ ít nhạy cảm hơn với bức xạ, b) chiếm ít không gian hơn và rẻ hơn để che chắn khỏi cùng một bức xạ.

Rõ ràng, ngoài con tàu, chúng ta cần trí thông minh nhân tạo có thể tự tin đưa con tàu vào quỹ đạo sao Hỏa, đưa những người thuộc địa lên bề mặt của nó mà không làm hư hại bản thân hoặc hàng hóa trong quá trình đó, và sau đó, không cần sự tham gia của con người, trả lại tàu. phi hành gia có ý thức (đã ở trên sao Hỏa). Chúng tôi chưa có những công nghệ như vậy, nhưng có một số hy vọng rằng AI như vậy, và quan trọng nhất là các nguồn lực kinh tế và chính trị để đóng con tàu được mô tả, sẽ xuất hiện ở nước ta, chẳng hạn, gần giữa thế kỷ này.

Tin tốt là “chiếc phà” sao Hỏa dành cho người định cư có thể được tái sử dụng. Anh ta sẽ phải di chuyển như một con thoi giữa Trái đất và điểm đến cuối cùng, vận chuyển những chuyến hàng “hàng sống” đến thuộc địa để thay thế những người đã rời đi. nguyên nhân tự nhiên" của người. Để vận chuyển hàng hóa “phi sự sống” (thực phẩm, nước, không khí và thiết bị), việc bảo vệ bức xạ là không đặc biệt cần thiết, do đó không nhất thiết phải biến siêu tàu thành xe tải sao Hỏa. Nó chỉ cần thiết cho việc cung cấp thực dân và có thể trồng hạt giống / động vật trang trại non.

Thứ hai, cần gửi trước thiết bị, vật tư nước, thực phẩm, oxy lên sao Hỏa cho phi hành đoàn 6-12 người trong thời gian 12-15 năm (có tính đến mọi trường hợp bất khả kháng). Bản thân đây là một vấn đề không hề nhỏ, nhưng hãy giả sử rằng chúng ta không bị giới hạn về nguồn lực để giải quyết nó. Giả sử rằng các cuộc chiến tranh và biến động chính trị trên Trái đất đã lắng xuống và toàn bộ hành tinh đang cùng nhau hợp tác thực hiện sứ mệnh Sao Hỏa.

Thiết bị được ném lên sao Hỏa, như bạn có thể đoán, là một robot hoàn toàn tự động với trí tuệ nhân tạo và được cung cấp bởi nhỏ gọn lò phản ứng hạt nhân. Họ sẽ phải thực hiện một cách có phương pháp, trong khoảng thời gian từ 10 đến 1 năm rưỡi, trước tiên là đào một đường hầm sâu dưới bề mặt hành tinh đỏ. Sau đó - trong vài năm nữa - một mạng lưới đường hầm nhỏ, trong đó sẽ phải kéo các đơn vị hỗ trợ sự sống và vật tư cho chuyến thám hiểm trong tương lai, và sau đó tất cả những thứ này sẽ được tập hợp kín đáo thành một ngôi làng tự trị dưới sao Hỏa.

Nơi ở giống như tàu điện ngầm có vẻ giải pháp tối ưu Vì hai lý do. Thứ nhất, nó che chắn cho các phi hành gia khỏi các tia vũ trụ đã có trên sao Hỏa. Thứ hai, do hoạt động “marsotherm” còn sót lại của lớp dưới bề mặt hành tinh, nó ấm hơn bên ngoài một hoặc hai độ. Điều này sẽ hữu ích cho những người thực dân trong việc tiết kiệm năng lượng và trồng khoai tây trên phân của chính họ.

Hãy làm rõ tâm điểm: bạn sẽ phải xây dựng một thuộc địa ở Nam bán cầu, nơi vẫn còn từ trường còn sót lại trên hành tinh.

Lý tưởng nhất là các phi hành gia sẽ không phải đi lên bề mặt chút nào (họ sẽ không nhìn thấy Sao Hỏa “sống” chút nào, hoặc họ sẽ nhìn thấy nó một lần - trong khi hạ cánh). Tất cả công việc trên bề mặt sẽ phải được thực hiện bởi robot, những hành động mà những người thực dân sẽ phải chỉ đạo từ boongke của họ trong suốt cuộc đời ngắn ngủi của họ (hai mươi năm trong một hoàn cảnh kết hợp may mắn).

Ngày thứ ba, chúng ta cần nói về bản thân phi hành đoàn và các phương pháp lựa chọn họ.

Kế hoạch lý tưởng cho mục đích sau này là tìm kiếm trên toàn bộ Trái đất để tìm ... cặp song sinh giống hệt nhau về mặt di truyền (monozygotic), một trong số họ vừa trở thành người hiến tạng (ví dụ: "may mắn" gặp tai nạn xe hơi). Nghe có vẻ vô cùng hoài nghi nhưng đừng để điều đó ngăn cản bạn đọc đến cuối văn bản.

Một cặp song sinh hiến tặng mang lại cho chúng ta điều gì?

Một cặp song sinh đã chết cho anh trai (hoặc em gái) của mình cơ hội trở thành một thực dân lý tưởng trên sao Hỏa. Thực tế là tủy xương đỏ của người đầu tiên, được chuyển đến hành tinh đỏ trong một thùng chứa được bảo vệ bổ sung khỏi bức xạ, có thể được truyền vào cặp song sinh của phi hành gia. Điều này làm tăng cơ hội sống sót của anh ta khỏi bệnh phóng xạ, bệnh bạch cầu cấp tính và những rắc rối khác rất có thể xảy ra với người dân thuộc địa trong những năm thực hiện nhiệm vụ.

Vậy quá trình sàng lọc những người định cư trong tương lai sẽ diễn ra như thế nào?

Chúng tôi chọn vài triệu cặp song sinh. Chúng tôi đợi cho đến khi có điều gì đó xảy ra với một trong số họ và đưa ra lời đề nghị với người còn lại. Chẳng hạn, một nhóm gồm một trăm nghìn ứng viên tiềm năng được tuyển dụng. Bây giờ, trong nhóm này, chúng tôi tiến hành lựa chọn cuối cùng về khả năng tương thích về tâm lý và sự phù hợp nghề nghiệp.

Đương nhiên, để mở rộng mẫu, các phi hành gia sẽ phải được chọn trên khắp Trái đất chứ không phải ở một hoặc hai quốc gia.

Tất nhiên, một số công nghệ để xác định các ứng cử viên có khả năng kháng bức xạ đặc biệt sẽ giúp ích rất nhiều. Được biết, một số người có khả năng chống bức xạ tốt hơn nhiều so với những người khác. Chắc chắn nó có thể được xác định bằng cách sử dụng các dấu hiệu di truyền nhất định. Nếu chúng ta bổ sung ý tưởng về các cặp song sinh bằng phương pháp này, thì chúng sẽ cùng nhau làm tăng đáng kể tỷ lệ sống sót của những người định cư trên sao Hỏa.

Ngoài ra, sẽ rất hữu ích nếu học cách truyền tủy xương cho người trong môi trường không trọng lực. Đây không phải là thứ duy nhất cần được phát minh riêng cho dự án này, nhưng may mắn thay, chúng ta vẫn còn thời gian và ISS vẫn đang bay trên quỹ đạo Trái đất như thể đặc biệt để thử nghiệm những công nghệ như vậy.

Tái bút. Tôi phải đặc biệt bảo lưu rằng kẻ thù nguyên tắc du hành vũ trụ Tôi thì không và tôi tin rằng sớm hay muộn “không gian sẽ là của chúng ta”. Câu hỏi duy nhất là cái giá của thành công này, cũng như thời gian mà nhân loại sẽ bỏ ra để phát triển. công nghệ cần thiết. Đối với tôi, có vẻ như dưới ảnh hưởng của khoa học viễn tưởng và văn hóa đại chúng, nhiều người trong chúng ta khá bất cẩn trong việc hiểu những khó khăn phải vượt qua trên đường đi. Để phần này tỉnh táo hơn một chút« những người lạc quan về vũ trụ» và văn bản này đã được viết.

Trong các phần tôi sẽ cho bạn biết chúng ta có những lựa chọn nào khác liên quan đến việc khám phá không gian của con người về lâu dài.

Cơ sở giáo dục nhà nước khu vực Tambov

Trường nội trú giáo dục phổ thông có đào tạo bay ban đầu

được đặt theo tên của M. M. Raskova

Tiểu luận

"Bức xạ vũ trụ"

Người hoàn thành: sinh viên trung đội 103

Alexey Krasnoslobodtsev

Người đứng đầu: Pelivan V.S.

Tambov 2008

1. Giới thiệu.

2. Bức xạ vũ trụ là gì.

3. Bức xạ vũ trụ phát sinh như thế nào.

4. Tác động của bức xạ vũ trụ đến con người và môi trường.

5. Phương tiện bảo vệ chống lại bức xạ vũ trụ.

6. Sự hình thành của vũ trụ.

7. Kết luận.

8. Thư mục.

1. GIỚI THIỆU

Con người sẽ không ở lại trên trái đất mãi mãi,

nhưng để theo đuổi ánh sáng và không gian,

lúc đầu nó sẽ rụt rè thâm nhập xa hơn

bầu không khí, và sau đó chinh phục mọi thứ

không gian toàn cầu.

K. Tsiolkovsky

Thế kỷ 21 là thế kỷ của công nghệ nano và tốc độ khổng lồ. Cuộc sống của chúng ta trôi chảy không ngừng và tất yếu, và mỗi chúng ta đều cố gắng theo kịp thời đại. Vấn đề, vấn đề, tìm kiếm giải pháp, luồng thông tin khổng lồ từ mọi phía... Làm thế nào để đối phó với tất cả những điều này, làm thế nào để tìm được vị trí của mình trong cuộc sống?

Chúng ta hãy thử dừng lại và suy nghĩ...

Các nhà tâm lý học nói rằng một người có thể nhìn vào ba thứ vô thời hạn: lửa, nước và bầu trời đầy sao. Quả thực, bầu trời luôn thu hút con người. Nó đẹp đến kinh ngạc vào lúc bình minh và hoàng hôn, ban ngày dường như vô tận trong xanh và sâu thẳm. Và, nhìn những đám mây không trọng lượng bay qua, ngắm nhìn những đàn chim bay, bạn muốn thoát khỏi sự ồn ào thường ngày, bay lên bầu trời và cảm nhận sự tự do của chuyến bay. Và bầu trời đầy sao trong đêm tối... thật huyền bí và đẹp đẽ biết bao! Và tôi muốn vén bức màn bí ẩn biết bao. Vào những khoảnh khắc như vậy, bạn cảm thấy mình giống như một hạt nhỏ của một không gian khổng lồ, đáng sợ nhưng không thể cưỡng lại được, được gọi là Vũ trụ.

Vũ trụ là gì? Nó đã xảy ra như thế nào? Nó ẩn chứa điều gì bên trong nó, nó đã chuẩn bị điều gì cho chúng ta: một “tâm trí phổ quát” và những câu trả lời cho vô số câu hỏi hay cái chết của nhân loại?

Các câu hỏi nảy sinh trong một dòng chảy vô tận.

Không gian... Đối với một người bình thường, điều đó dường như không thể đạt được. Tuy nhiên, tác động của nó đối với một người là không đổi. Nhìn chung, chính không gian bên ngoài đã cung cấp các điều kiện trên Trái đất dẫn đến sự xuất hiện của sự sống như chúng ta đã quen thuộc, và do đó, sự xuất hiện của chính con người. Ngày nay, ảnh hưởng của không gian vẫn còn được cảm nhận ở mức độ lớn. “Các hạt của vũ trụ” đến với chúng ta qua lớp bảo vệ của khí quyển và ảnh hưởng đến hạnh phúc, sức khỏe của một người cũng như các quá trình xảy ra trong cơ thể anh ta. Điều này là dành cho chúng ta đang sống trên trái đất, nhưng chúng ta có thể nói gì về những người khám phá không gian vũ trụ.

Tôi quan tâm đến câu hỏi này: bức xạ vũ trụ là gì và tác dụng của nó đối với con người là gì?

Tôi đang học tại một trường nội trú với khóa huấn luyện bay ban đầu. Những chàng trai đến với chúng tôi với ước mơ chinh phục bầu trời. Và họ đã thực hiện bước đầu tiên để thực hiện ước mơ của mình, rời khỏi bức tường nhà và quyết định đến ngôi trường này, nơi họ học những kiến ​​​​thức cơ bản về chuyến bay, thiết kế máy bay, nơi họ có cơ hội giao tiếp hàng ngày với những người đã nhiều lần bay lên bầu trời. Và ngay cả khi đây chỉ là những chiếc máy bay, không thể vượt qua hoàn toàn trọng lực. Nhưng đây chỉ là bước đầu tiên. Số phận và đường đời mỗi người đều bắt đầu từ bước đi nhỏ bé, rụt rè, chưa chắc chắn của một đứa trẻ. Ai biết được, có thể một trong số họ sẽ thực hiện bước thứ hai, bước thứ ba... và sẽ làm chủ tàu vũ trụ và bay lên các vì sao trong không gian vô biên của Vũ trụ.

Vì vậy, vấn đề này khá phù hợp và thú vị đối với chúng tôi.

2. BỨC XẠ VŨ TRỤ LÀ GÌ?

Sự tồn tại của tia vũ trụ được phát hiện vào đầu thế kỷ XX. Năm 1912, nhà vật lý người Úc W. Hess leo lên đỉnh khinh khí cầu, nhận thấy rằng sự phóng điện của điện nghiệm trên độ cao xảy ra nhanh hơn nhiều so với mực nước biển. Rõ ràng là quá trình ion hóa không khí, loại bỏ sự phóng điện từ điện nghiệm, có nguồn gốc ngoài Trái đất. Millikan là người đầu tiên đưa ra giả định này và chính ông là người đặt cho hiện tượng này cái tên hiện đại - bức xạ vũ trụ.

Hiện nay người ta đã xác định được rằng bức xạ vũ trụ sơ cấp bao gồm các hạt năng lượng cao ổn định bay theo nhiều hướng khác nhau. Cường độ bức xạ vũ trụ trong khu vực hệ mặt trời trung bình là 2-4 hạt trên 1 cm 2 trên 1 giây. Nó bao gồm:

• proton – 91%
• hạt α – 6,6%
• hạt nhân của các nguyên tố nặng khác – nhỏ hơn 1%
• điện tử – 1,5%
• Tia X và tia gamma có nguồn gốc vũ trụ
• bức xạ năng lượng mặt trời.

Các hạt vũ trụ sơ cấp bay từ ngoài vũ trụ tương tác với hạt nhân nguyên tử ở các tầng trên của khí quyển và tạo thành cái gọi là tia vũ trụ thứ cấp. Cường độ tia vũ trụ ở gần các cực từ của Trái đất lớn hơn ở xích đạo khoảng 1,5 lần.

Năng lượng trung bình của các hạt vũ trụ là khoảng 10 4 MeV và năng lượng của từng hạt là 10 12 MeV trở lên.

3. BỨC XẠ VŨ TRỤ PHÁT HIỆN NHƯ THẾ NÀO?

Theo các khái niệm hiện đại, nguồn bức xạ vũ trụ năng lượng cao chính là các vụ nổ siêu tân tinh. Dữ liệu từ Kính viễn vọng tia X quỹ đạo của NASA đã cung cấp bằng chứng mới cho thấy phần lớn bức xạ vũ trụ liên tục bắn phá Trái đất đến từ sóng xung kích lan truyền từ vụ nổ siêu tân tinh được ghi lại từ năm 1572. Dựa trên các quan sát từ Đài quan sát tia X Chandra, tàn dư của siêu tân tinh tiếp tục tăng tốc với tốc độ hơn 10 triệu km/h, tạo ra hai sóng xung kích kèm theo sự giải phóng lớn bức xạ tia X. Hơn nữa, một làn sóng

di chuyển ra ngoài vào khí liên sao, và thứ hai

vào trong, hướng về trung tâm của ngôi sao cũ. Bạn cũng có thể

lập luận rằng một tỷ lệ đáng kể năng lượng

Sóng xung kích “bên trong” được sử dụng để tăng tốc hạt nhân nguyên tử tới tốc độ gần ánh sáng.

Các hạt năng lượng cao đến với chúng ta từ các Thiên hà khác. Chúng có thể đạt được những năng lượng như vậy bằng cách tăng tốc trong từ trường không đồng nhất của Vũ trụ.

Đương nhiên, nguồn bức xạ vũ trụ cũng là ngôi sao gần chúng ta nhất - Mặt trời. Mặt trời định kỳ (trong thời gian bùng phát) phát ra các tia vũ trụ mặt trời, bao gồm chủ yếu là proton và hạt α có năng lượng thấp.

4. TÁC ĐỘNG CỦA BỨC XẠ VŨ TRỤ ĐẾN CON NGƯỜI

VÀ MÔI TRƯỜNG

Kết quả nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Sophia Antipolis ở Nice cho thấy bức xạ vũ trụ đóng vai trò quan trọng trong sự xuất hiện của sự sống sinh học trên Trái đất. Từ lâu, người ta đã biết rằng axit amin có thể tồn tại ở hai dạng - thuận tay trái và thuận tay phải. Tuy nhiên, trên Trái đất, tất cả các sinh vật sinh học tự nhiên đều chỉ dựa trên các axit amin thuận tay trái. Theo nhân viên trường đại học, lý do nên được tìm kiếm trong không gian. Cái gọi là bức xạ vũ trụ phân cực tròn đã phá hủy các axit amin thuận tay phải. Ánh sáng phân cực tròn là một dạng bức xạ bị phân cực bởi trường điện từ vũ trụ. Bức xạ này được tạo ra khi các hạt bụi liên sao xếp dọc theo các đường sức từ thấm vào toàn bộ không gian xung quanh. Ánh sáng phân cực tròn chiếm 17% tổng lượng bức xạ vũ trụ ở mọi nơi trong không gian. Tùy thuộc vào hướng phân cực, ánh sáng như vậy sẽ phá vỡ một cách có chọn lọc một trong các loại axit amin, điều này đã được xác nhận bằng thí nghiệm và kết quả nghiên cứu về hai thiên thạch.

Bức xạ vũ trụ là một trong những nguồn bức xạ ion hóa trên Trái đất.

Phông bức xạ tự nhiên do bức xạ vũ trụ ở mực nước biển là 0,32 mSv/năm (3,4 μR/giờ). Bức xạ vũ trụ chỉ chiếm 1/6 liều lượng tương đương hiệu quả hàng năm mà dân số nhận được. Mức độ bức xạ khác nhau ở các khu vực khác nhau. Như vậy, cực Bắc và cực Nam dễ bị ảnh hưởng bởi tia vũ trụ hơn vùng xích đạo, do sự hiện diện của từ trường gần Trái đất làm lệch hướng các hạt tích điện. Ngoài ra, bạn càng ở càng cao so với bề mặt trái đất thì bức xạ vũ trụ càng mạnh. Vì vậy, sống ở vùng núi và thường xuyên sử dụng phương tiện giao thông hàng không, chúng ta có thêm nguy cơ tiếp xúc với bức xạ. Những người sống ở độ cao trên 2000 m so với mực nước biển sẽ nhận được lượng tia vũ trụ tương đương hiệu quả gấp nhiều lần so với những người sống ở mực nước biển. Khi tăng từ độ cao 4000 m (độ cao tối đa cho con người sinh sống) lên 12.000 m (độ cao tối đa cho vận chuyển hành khách), mức độ phơi nhiễm tăng gấp 25 lần. Và trong chuyến bay kéo dài 7,5 giờ trên máy bay cánh quạt thông thường, liều bức xạ nhận được là khoảng 50 μSv. Tổng cộng, thông qua việc sử dụng vận tải hàng không, dân số thế giới nhận được liều bức xạ khoảng 10.000 man-Sv mỗi năm, tức là mức trung bình trên đầu người trên thế giới là khoảng 1 μSv mỗi năm, và ở Bắc Mỹ khoảng 10 µSv.

Bức xạ ion hóa ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, nó phá vỡ các chức năng quan trọng của sinh vật sống:

· Có khả năng xuyên thấu tuyệt vời, nó phá hủy các tế bào phân chia mạnh mẽ nhất của cơ thể: tủy xương, đường tiêu hóa, v.v.

· gây ra những thay đổi ở cấp độ gen, sau đó dẫn đến đột biến và xuất hiện các bệnh di truyền.

· Gây ra sự phân chia mạnh mẽ của các tế bào khối u ác tính, dẫn đến sự xuất hiện của bệnh ung thư.

· dẫn đến những thay đổi trong hệ thần kinh và chức năng tim.

· Chức năng tình dục bị ức chế.

· Gây suy giảm thị lực.

Bức xạ từ không gian thậm chí còn ảnh hưởng đến tầm nhìn của phi công hàng không. Tình trạng thị lực của 445 người đàn ông ở độ tuổi khoảng 50 đã được nghiên cứu, trong đó 79 người là phi công hàng không. Thống kê đã chỉ ra rằng đối với các phi công chuyên nghiệp, nguy cơ mắc bệnh đục thủy tinh thể nhân thấu kính cao gấp ba lần so với đại diện của các ngành nghề khác, và thậm chí còn cao hơn đối với các phi hành gia.

Bức xạ vũ trụ là một trong những yếu tố không có lợi cho cơ thể phi hành gia, tầm quan trọng của nó không ngừng tăng lên khi phạm vi và thời gian của các chuyến bay tăng lên. Khi một người thấy mình ở bên ngoài bầu khí quyển Trái đất, nơi sự bắn phá của các tia thiên hà, cũng như các tia vũ trụ mặt trời, mạnh hơn nhiều: khoảng 5 nghìn ion có thể lao qua cơ thể anh ta trong một giây, có khả năng phá hủy liên kết hóa học trong cơ thể và gây ra một loạt các hạt thứ cấp. Nguy cơ phơi nhiễm bức xạ với bức xạ ion hóa ở liều lượng thấp là do tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư và các bệnh di truyền. Mối nguy hiểm lớn nhất từ ​​các tia giữa các thiên hà đến từ các hạt tích điện nặng.

Dựa trên nghiên cứu y sinh và mức độ bức xạ dự kiến ​​tồn tại trong không gian, liều bức xạ tối đa cho phép đối với các phi hành gia đã được xác định. Chúng có giá 980 rem cho bàn chân, mắt cá chân và bàn tay, 700 rem cho da, 200 rem cho cơ quan tạo máu và 200 rem cho mắt. Kết quả thực nghiệm cho thấy trong điều kiện không trọng lượng ảnh hưởng của bức xạ tăng lên. Nếu những dữ liệu này được xác nhận thì mối nguy hiểm của bức xạ vũ trụ đối với con người có thể sẽ lớn hơn suy nghĩ ban đầu.

Tia vũ trụ có thể ảnh hưởng đến thời tiết và khí hậu của Trái đất. Các nhà khí tượng học người Anh đã chứng minh rằng thời tiết nhiều mây được quan sát thấy trong những khoảng thời gian tia vũ trụ hoạt động mạnh nhất. Thực tế là khi các hạt vũ trụ lao vào bầu khí quyển, chúng tạo ra những “cơn mưa rào” rộng lớn gồm các hạt tích điện và trung tính, có thể kích thích sự phát triển của các giọt trong mây và tăng độ che phủ của đám mây.

Theo nghiên cứu của Viện Vật lý Mặt trời-Mặt đất, hiện đang quan sát thấy một sự đột biến bất thường hoạt động mặt trời, nguyên nhân chưa được biết. Ngọn lửa mặt trời là sự giải phóng năng lượng tương đương với vụ nổ của hàng nghìn quả bom hydro. Trong những đợt bùng phát đặc biệt mạnh, bức xạ điện từ chạm tới Trái đất sẽ làm thay đổi từ trường của hành tinh - như thể làm rung chuyển nó, ảnh hưởng đến sức khỏe của những người nhạy cảm với thời tiết. Theo Tổ chức Y tế Thế giới, những người này chiếm 15% dân số hành tinh. Ngoài ra, với hoạt động năng lượng mặt trời cao, hệ vi sinh vật bắt đầu nhân lên mạnh mẽ hơn và khả năng nhạy cảm của một người với nhiều bệnh truyền nhiễm tăng lên. Do đó, dịch cúm bắt đầu 2,3 ​​năm trước khi hoạt động mặt trời đạt cực đại hoặc 2,3 năm sau.

Vì vậy, chúng ta thấy rằng ngay cả một phần nhỏ bức xạ vũ trụ đến với chúng ta qua bầu khí quyển cũng có thể có tác động rõ rệt đến cơ thể và sức khỏe con người, đến các quá trình xảy ra trong khí quyển. Một trong những giả thuyết về nguồn gốc sự sống trên Trái đất cho rằng các hạt vũ trụ đóng vai trò quan trọng trong sinh học và quá trình hóa học trên hành tinh của chúng ta.

5. PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ BỨC XẠ VŨ TRỤ

Vấn đề thâm nhập

người vào không gian - một loại thử nghiệm

hòn đá trưởng thành của khoa học của chúng ta.

Viện sĩ N. Sissakyan.

Mặc dù thực tế là bức xạ của Vũ trụ có thể dẫn đến nguồn gốc của sự sống và sự xuất hiện của con người, nhưng đối với bản thân con người ở dạng thuần khiết, nó có tính hủy diệt.

Không gian sống của con người bị giới hạn rất nhỏ

khoảng cách - đây là Trái đất và cách bề mặt của nó vài km. Và sau đó – không gian “thù địch”.

Tuy nhiên, vì con người không từ bỏ nỗ lực thâm nhập vào sự bao la của Vũ trụ mà ngày càng khám phá nó một cách chuyên sâu hơn, nên nảy sinh nhu cầu tạo ra một số phương tiện bảo vệ nhất định chống lại ảnh hưởng tiêu cực của không gian. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các phi hành gia.

Trái với suy nghĩ của nhiều người, không phải từ trường Trái đất bảo vệ chúng ta khỏi sự tấn công của các tia vũ trụ mà là một lớp khí quyển dày, nơi có một kg không khí trên mỗi cm 2 bề mặt. Do đó, khi bay vào khí quyển, trung bình một proton vũ trụ chỉ vượt qua được 1/14 độ cao của nó. Các phi hành gia bị tước đi lớp vỏ bảo vệ như vậy.

Như tính toán cho thấy, không thể giảm nguy cơ tổn thương do phóng xạ xuống 0 trong chuyến bay vào vũ trụ. Nhưng bạn có thể giảm thiểu nó. Và ở đây điều quan trọng nhất là bảo vệ thụ động tàu không gian, tức là các bức tường của nó.

Để giảm nguy cơ tải liều từ mặt trời các tia vũ trụ, độ dày của chúng tối thiểu phải là 3-4 cm đối với hợp kim nhẹ. Nhựa có thể là giải pháp thay thế cho kim loại. Ví dụ, polyetylen, cùng chất liệu làm túi mua sắm thông thường, chặn tia vũ trụ nhiều hơn 20% so với nhôm. Polyetylen gia cố bền hơn nhôm gấp 10 lần và đồng thời nhẹ hơn “kim loại có cánh”.

VỚI bảo vệ khỏi các tia vũ trụ của thiên hà, sở hữu nguồn năng lượng khổng lồ, mọi thứ phức tạp hơn nhiều. Một số cách để bảo vệ các phi hành gia khỏi chúng được đề xuất. Bạn có thể tạo một lớp chất bảo vệ xung quanh tàu tương tự như bầu khí quyển của trái đất. Ví dụ, nếu bạn sử dụng nước, điều cần thiết trong mọi trường hợp, bạn sẽ cần một lớp dày 5 m, trong trường hợp này khối lượng của bể chứa nước sẽ lên tới 500 tấn, một con số rất lớn. Bạn cũng có thể sử dụng ethylene, một chất rắn không cần thùng chứa. Nhưng ngay cả khi đó khối lượng cần thiết cũng ít nhất là 400 tấn, có thể sử dụng hydro lỏng. Nó chặn tia vũ trụ tốt hơn 2,5 lần so với nhôm. Đúng là thùng chứa nhiên liệu sẽ cồng kềnh và nặng nề.

Đã được đề xuất một kế hoạch khác để bảo vệ con người trên quỹ đạo, có thể được gọi là mạch từ. Một hạt tích điện chuyển động trong từ trường chịu tác dụng của một lực vuông góc với phương chuyển động (lực Lorentz). Tùy thuộc vào cấu hình của các đường sức, hạt có thể lệch theo hầu hết mọi hướng hoặc đi vào quỹ đạo tròn, nơi nó sẽ quay vô thời hạn. Để tạo ra một trường như vậy, cần phải có nam châm dựa trên tính siêu dẫn. Một hệ thống như vậy sẽ có khối lượng 9 tấn, nhẹ hơn nhiều so với chất bảo vệ nhưng vẫn nặng.

Những người ủng hộ ý tưởng khác đề xuất sạc điện cho tàu vũ trụ, nếu điện áp của lớp vỏ bên ngoài là 2 10 9 V thì con tàu sẽ có khả năng phản xạ tất cả các proton của tia vũ trụ có năng lượng lên tới 2 GeV. Nhưng điện trườngđồng thời, nó sẽ kéo dài đến khoảng cách hàng chục nghìn km và tàu vũ trụ sẽ thu hút các electron từ khối lượng khổng lồ này. Chúng sẽ đâm vào lớp vỏ có năng lượng 2 GeV và hành xử giống như tia vũ trụ.

“Quần áo” dành cho các chuyến đi ngoài không gian của các phi hành gia bên ngoài tàu vũ trụ phải là cả một hệ thống cứu hộ:

· phải tạo ra bầu không khí cần thiết để thở và duy trì áp lực;

· phải đảm bảo loại bỏ nhiệt lượng do cơ thể con người tạo ra;

· nó có tác dụng bảo vệ khỏi quá nóng nếu một người ở phía nắng và chống làm mát nếu ở trong bóng râm; chênh lệch giữa chúng lớn hơn 100 0 C;

· Bảo vệ chống chói bức xạ năng lượng mặt trời;

· bảo vệ khỏi các chất thiên thạch;

· phải cho phép di chuyển tự do.

Việc phát triển bộ đồ du hành vũ trụ bắt đầu vào năm 1959. Có một số sửa đổi về bộ đồ du hành vũ trụ, chúng liên tục thay đổi và cải tiến, chủ yếu thông qua việc sử dụng các vật liệu mới, tiên tiến hơn.

Bộ đồ vũ trụ là một thiết bị phức tạp và đắt tiền, và điều này rất dễ hiểu nếu bạn làm quen với các yêu cầu được đưa ra, chẳng hạn như bộ đồ vũ trụ của các phi hành gia Apollo. Bộ đồ du hành vũ trụ này phải bảo vệ phi hành gia khỏi các yếu tố sau:

Cấu trúc của bộ đồ vũ trụ bán cứng (dành cho không gian)

Bộ đồ du hành vũ trụ đầu tiên dành cho những chuyến đi bộ ngoài không gian mà A. Leonov sử dụng rất cứng, không chịu uốn, nặng khoảng 100 kg, nhưng những người đương thời coi đó là một phép màu thực sự của công nghệ và “một cỗ máy phức tạp hơn một chiếc ô tô”.

Như vậy, mọi đề xuất bảo vệ phi hành gia khỏi tia vũ trụ đều không đáng tin cậy.

6. GIÁO DỤC VŨ TRỤ

Thành thật mà nói, chúng tôi không chỉ muốn biết

nó được cấu trúc như thế nào, nhưng nếu có thể, để đạt được mục tiêu

vẻ ngoài không tưởng và táo bạo - hãy hiểu tại sao

bản chất vốn dĩ là như vậy. Đây là

Yếu tố Promethean của sự sáng tạo khoa học.

A. Einstein.

Vì vậy, bức xạ vũ trụ đến với chúng ta từ sự rộng lớn vô biên của Vũ trụ. Vũ trụ đã hình thành như thế nào?

Chính Einstein là người đã đưa ra định lý trên cơ sở đó đưa ra các giả thuyết về sự xuất hiện của nó. Có một số giả thuyết về sự hình thành của Vũ trụ. Trong vũ trụ học hiện đại, hai lý thuyết phổ biến nhất là lý thuyết Vụ nổ lớn và lý thuyết lạm phát.

Các mô hình vũ trụ hiện đại dựa trên thuyết tương đối rộng của A. Einstein. Phương trình hấp dẫn của Einstein không phải có một mà có nhiều nghiệm, điều này giải thích sự tồn tại của nhiều mô hình vũ trụ.

Mô hình đầu tiên được A. Einstein phát triển vào năm 1917. Ông bác bỏ các định đề của Newton về tính tuyệt đối và vô hạn của không gian và thời gian. Theo mô hình này, không gian thế giới là đồng nhất và đẳng hướng, vật chất trong đó được phân bố đều, lực hấp dẫn của các khối được bù đắp bằng lực đẩy vũ trụ phổ quát. Sự tồn tại của Vũ trụ là vô hạn và không gian là vô hạn nhưng hữu hạn. Vũ trụ trong mô hình vũ trụ của Einstein là đứng yên, vô hạn về thời gian và vô hạn về không gian.

Năm 1922, nhà toán học và địa vật lý người Nga A.A. Friedman đã loại bỏ định đề về tính dừng và thu được nghiệm của phương trình Einstein, phương trình mô tả Vũ trụ với không gian “đang giãn nở”. Năm 1927, tu viện trưởng và nhà khoa học người Bỉ J. Lemaitre, dựa trên những quan sát thiên văn, đã đưa ra khái niệm sự khởi đầu của vũ trụ như một trạng thái siêu đặc và sự ra đời của Vũ trụ dưới tên Vụ nổ lớn. Năm 1929, nhà thiên văn học người Mỹ E. P. Hubble phát hiện ra rằng tất cả các thiên hà đang di chuyển ra xa chúng ta và với tốc độ tăng tỷ lệ thuận với khoảng cách - hệ thiên hà đang giãn nở. Sự giãn nở của Vũ trụ được coi là một thực tế đã được khoa học chứng minh. Theo tính toán của J. Lemaitre, bán kính của Vũ trụ ở trạng thái ban đầu là 10 -12 cm, tức là

có kích thước gần bằng bán kính electron và

mật độ là 10 96 g/cm 3 . Từ

Từ trạng thái ban đầu, Vũ trụ bắt đầu giãn nở do vụ nổ lớn. Học trò của A. A. Friedman là G. A. Gamov cho rằng nhiệt độ của vật chất sau vụ nổ cao và giảm theo sự giãn nở của Vũ trụ. Các tính toán của ông cho thấy Vũ trụ trong quá trình tiến hóa của nó trải qua những giai đoạn nhất định, trong đó sự hình thành của nguyên tố hóa học và các cấu trúc.

thời đại hadron(các hạt nặng tham gia vào tương tác mạnh). Thời gian của kỷ nguyên là 0,0001 s, nhiệt độ là 10 12 độ Kelvin, mật độ là 10 14 g/cm 3. Vào cuối kỷ nguyên, sự hủy diệt của các hạt và phản hạt xảy ra, nhưng vẫn còn một số lượng proton, hyperon và meson nhất định.

Kỷ nguyên của lepton(các hạt ánh sáng tham gia vào tương tác điện từ). Thời gian của kỷ nguyên là 10 s, nhiệt độ là 10 10 độ Kelvin, mật độ là 10 4 g/cm 3. Vai trò chính được thực hiện bởi các hạt ánh sáng tham gia phản ứng giữa proton và neutron.

Thời đại photon Thời gian 1 triệu năm. Phần lớn khối lượng - năng lượng của Vũ trụ - đến từ các photon. Đến cuối kỷ nguyên, nhiệt độ giảm từ 10 10 xuống 3000 độ Kelvin, mật độ - từ 10 4 g/cm3 xuống 1021 g/cm3. Vai trò chính được thực hiện bởi bức xạ, vào cuối thời đại được tách ra khỏi vật chất.

kỷ nguyên sao xảy ra 1 triệu năm sau khi vũ trụ ra đời. Trong kỷ nguyên sao, quá trình hình thành tiền sao và tiền thiên hà bắt đầu.

Sau đó, một bức tranh hoành tráng về sự hình thành cấu trúc của Siêu thiên hà mở ra.

Một giả thuyết khác là mô hình lạm phát của Vũ trụ, xem xét sự hình thành của Vũ trụ. Ý tưởng sáng tạo có liên quan đến vũ trụ học lượng tử. Mô hình này mô tả quá trình tiến hóa của Vũ trụ, bắt đầu từ thời điểm 10 -45 giây sau khi bắt đầu giãn nở.

Theo giả thuyết này, quá trình tiến hóa của vũ trụ trong Vũ trụ sơ khai trải qua một số giai đoạn. Sự khởi đầu của vũ trụđược các nhà vật lý lý thuyết định nghĩa là trạng thái siêu hấp dẫn lượng tử với bán kính Vũ trụ 10 -50 cm(để so sánh: kích thước của nguyên tử được xác định là 10 -8 cm và kích thước của hạt nhân nguyên tử là 10-13 cm). Các sự kiện chính trong Vũ trụ sơ khai diễn ra trong khoảng thời gian không đáng kể từ 10-45 giây đến 10 -30 giây.

Giai đoạn lạm phát Là kết quả của bước nhảy lượng tử, Vũ trụ chuyển sang trạng thái chân không bị kích thích và trong trường hợp không có vật chất và bức xạ mạnh khai triển theo luật hàm mũ. Trong thời kỳ này, không gian và thời gian của Vũ trụ đã được tạo ra. Trong giai đoạn lạm phát kéo dài 10 -34 giây, Vũ trụ đã phồng lên từ kích thước lượng tử nhỏ không thể tưởng tượng được (10 -33) đến lớn không thể tưởng tượng được (10 1000000) cm, lớn hơn nhiều bậc độ lớn so với kích thước của Vũ trụ quan sát được - 10 28 cm Toàn bộ thời kỳ ban đầu này trong Vũ trụ không có vật chất, không có bức xạ.

Chuyển từ giai đoạn lạm phát sang giai đoạn photon. Trạng thái chân không giả tan rã, năng lượng giải phóng đi vào sinh ra các hạt nặng và phản hạt, sau khi hủy diệt sẽ phát ra một tia bức xạ (ánh sáng) cực mạnh chiếu sáng không gian.

Giai đoạn tách vật chất khỏi bức xạ: chất còn lại sau khi phân hủy trở nên trong suốt đối với bức xạ, sự tiếp xúc giữa chất đó và bức xạ biến mất. Bức xạ tách ra khỏi vật chất tạo thành hiện đại nền di tích là hiện tượng còn sót lại từ bức xạ ban đầu phát sinh sau vụ nổ vào thời điểm bắt đầu hình thành Vũ trụ. TRONG phát triển hơn nữa Vũ trụ chuyển động theo hướng từ trạng thái đồng nhất đơn giản nhất sang hình thành các cấu trúc ngày càng phức tạp - nguyên tử (ban đầu là nguyên tử hydro), thiên hà, sao, hành tinh, sự tổng hợp các nguyên tố nặng trong ruột của các ngôi sao, bao gồm cả những nguyên tố cần thiết cho việc hình thành các ngôi sao. sự sống, đến sự xuất hiện của sự sống và vương miện của tạo hóa là con người như thế nào.

Sự khác biệt giữa các giai đoạn tiến hóa của Vũ trụ trong mô hình lạm phát và mô hình Big BangĐiều này chỉ áp dụng cho giai đoạn đầu khoảng 10–30 giây, sau đó không có sự khác biệt cơ bản giữa các mô hình này. Những khác biệt trong cách giải thích cơ chế tiến hóa của vũ trụ gắn liền với thái độ tư tưởng .

Đầu tiên là vấn đề về sự khởi đầu và kết thúc sự tồn tại của Vũ trụ, sự thừa nhận này mâu thuẫn với những tuyên bố duy vật về sự vĩnh cửu, sự bất sáng tạo và sự không thể phá hủy, v.v. của thời gian và không gian.

Năm 1965, các nhà vật lý lý thuyết người Mỹ Penrose và S. Hawking đã chứng minh một định lý theo đó trong bất kỳ mô hình Vũ trụ nào có sự giãn nở nhất thiết phải có một điểm kỳ dị - một điểm đứt gãy trong dòng thời gian trong quá khứ, có thể hiểu là sự khởi đầu của thời gian. . Điều này cũng đúng đối với trường hợp khi việc mở rộng được thay thế bằng việc nén - khi đó sẽ có sự đứt đoạn trong các dòng thời gian trong tương lai - sự kết thúc của thời gian. Hơn nữa, thời điểm bắt đầu nén được hiểu là sự kết thúc của thời gian - Great Drain, trong đó không chỉ các thiên hà chảy vào mà còn cả những “sự kiện” trong toàn bộ quá khứ của Vũ trụ.

Vấn đề thứ hai liên quan đến việc tạo ra thế giới từ hư vô. A.A. Friedman suy luận một cách toán học thời điểm bắt đầu giãn nở của không gian với thể tích bằng 0, và trong cuốn sách nổi tiếng “Thế giới như không gian và thời gian” xuất bản năm 1923, ông nói về khả năng “tạo ra thế giới từ hư vô”. ” Một nỗ lực nhằm giải quyết vấn đề xuất hiện của mọi thứ từ hư vô đã được thực hiện vào những năm 80 bởi nhà vật lý người Mỹ A. Gut và nhà vật lý Liên Xô A. Linde. Năng lượng của Vũ trụ, được bảo toàn, được chia thành phần hấp dẫn và không hấp dẫn, có dấu hiệu khác nhau. Và khi đó tổng năng lượng của Vũ trụ sẽ bằng không.

Khó khăn lớn nhất đối với các nhà khoa học nảy sinh trong việc giải thích nguyên nhân của sự tiến hóa vũ trụ. Có hai khái niệm chính giải thích sự tiến hóa của Vũ trụ: khái niệm tự tổ chức và khái niệm chủ nghĩa sáng tạo.

Đối với khái niệm tự tổ chức, Vũ trụ vật chất là thực tại duy nhất và không có thực tại nào khác tồn tại ngoài nó. Trong trường hợp này, quá trình tiến hóa được mô tả như sau: có sự sắp xếp tự phát của các hệ thống theo hướng hình thành các cấu trúc ngày càng phức tạp. Sự hỗn loạn năng động tạo ra trật tự. Không có mục tiêu của sự tiến hóa vũ trụ.

Trong khuôn khổ khái niệm chủ nghĩa sáng tạo, tức là sự sáng tạo, sự phát triển của Vũ trụ gắn liền với việc thực hiện một chương trình được xác định bởi một thực tế ở trật tự cao hơn thế giới vật chất. Những người ủng hộ chủ nghĩa sáng tạo thu hút sự chú ý đến sự tồn tại của sự phát triển có định hướng từ hệ thống đơn giảnđến những vấn đề phức tạp và chứa nhiều thông tin hơn, trong đó các điều kiện cho sự xuất hiện của sự sống và con người được tạo ra. Sự tồn tại của Vũ trụ nơi chúng ta đang sống phụ thuộc vào các giá trị số của các hằng số vật lý cơ bản - hằng số Planck, hằng số hấp dẫn, v.v. Các giá trị số của các hằng số này xác định các đặc điểm chính của Vũ trụ, kích thước của các nguyên tử, các hành tinh, các ngôi sao, mật độ vật chất và thời gian tồn tại của Vũ trụ. Do đó, người ta rút ra kết luận rằng cấu trúc vật chất của Vũ trụ được lập trình và hướng tới sự xuất hiện của sự sống. Mục tiêu cuối cùng của quá trình tiến hóa vũ trụ là sự xuất hiện của con người trong Vũ trụ theo kế hoạch của Tạo hóa.

Một vấn đề khác chưa được giải quyết là số phận xa hơn Vũ trụ. Nó sẽ tiếp tục mở rộng vô thời hạn hay quá trình này sẽ đảo ngược sau một thời gian và giai đoạn nén bắt đầu? Việc lựa chọn giữa các kịch bản này có thể được thực hiện nếu chưa có đủ dữ liệu về tổng khối lượng vật chất trong Vũ trụ (hoặc mật độ trung bình của nó).

Nếu mật độ năng lượng trong Vũ trụ thấp thì nó sẽ giãn nở mãi mãi và nguội dần. Nếu mật độ năng lượng lớn hơn một giá trị tới hạn nhất định thì giai đoạn giãn nở sẽ được thay thế bằng giai đoạn nén. Vũ trụ sẽ co lại kích thước và nóng lên.

Mô hình lạm phát dự đoán rằng mật độ năng lượng sẽ rất quan trọng. Tuy nhiên, các quan sát vật lý thiên văn được thực hiện trước năm 1998 chỉ ra rằng mật độ năng lượng xấp xỉ 30% mật độ tới hạn. Nhưng những khám phá của những thập kỷ gần đây đã giúp “tìm thấy” năng lượng còn thiếu. Người ta đã chứng minh rằng chân không có năng lượng dương (gọi là năng lượng tối) và nó phân bố đều trong không gian (điều này một lần nữa chứng minh rằng không có hạt “vô hình” nào trong chân không).

Ngày nay, có nhiều lựa chọn hơn để trả lời câu hỏi về tương lai của Vũ trụ và chúng phụ thuộc đáng kể vào lý thuyết giải thích năng lượng tiềm ẩn nào là đúng. Nhưng chúng ta có thể khẳng định chắc chắn rằng con cháu chúng ta sẽ nhìn thấy thế giới hoàn toàn khác với bạn và tôi.

Có những nghi ngờ rất hợp lý rằng ngoài những vật thể mà chúng ta nhìn thấy trong Vũ trụ, còn có số lượng vật thể ẩn thậm chí còn lớn hơn, nhưng cũng có khối lượng, và “khối lượng tối” này có thể lớn hơn vật thể nhìn thấy được từ 10 lần trở lên.

Tóm lại, các đặc điểm của Vũ trụ có thể được trình bày dưới dạng này.

Tiểu sử ngắn vũ trụ

Tuổi: 13,7 tỷ năm

Kích thước của phần có thể quan sát được của vũ trụ:

13,7 tỷ năm ánh sáng, xấp xỉ 10 28 cm

Mật độ trung bình vật liệu xây dựng: 10 -29 g/cm3

Cân nặng: hơn 10 50 tấn

Cân nặng khi sinh:

theo lý thuyết Big Bang - vô hạn

theo lý thuyết lạm phát - ít hơn một miligam

Nhiệt độ của vũ trụ:

tại thời điểm nổ – 10 27 K

hiện đại – 2.7 K

7. KẾT LUẬN

Thu thập thông tin về bức xạ vũ trụ và tác động của nó đến môi trường, tôi tin chắc rằng mọi thứ trên thế giới đều có mối liên hệ với nhau, mọi thứ đều chuyển động và thay đổi, và chúng ta liên tục cảm nhận được tiếng vang của quá khứ xa xôi, bắt đầu từ sự hình thành của Vũ trụ.

Các hạt đến với chúng ta từ các thiên hà khác mang theo thông tin về các thế giới xa xôi. Những “người ngoài hành tinh không gian” này có khả năng tác động đáng kể đến thiên nhiên và các quá trình sinh học trên hành tinh của chúng ta.

Mọi thứ đều khác nhau trong không gian: Trái đất và bầu trời, hoàng hôn và bình minh, nhiệt độ và áp suất, tốc độ và khoảng cách. Phần lớn có vẻ khó hiểu đối với chúng tôi.

Không gian chưa phải là bạn của chúng ta. Nó đối đầu với con người như một thế lực ngoài hành tinh và thù địch, và mọi phi hành gia khi đi vào quỹ đạo đều phải sẵn sàng chiến đấu với nó. Điều này rất khó khăn và không phải lúc nào một người cũng giành được chiến thắng. Nhưng chiến thắng càng đắt giá thì càng có giá trị.

Ảnh hưởng của không gian bên ngoài khá khó đánh giá; một mặt, nó dẫn đến sự xuất hiện của sự sống và cuối cùng, tạo ra chính con người; mặt khác, chúng ta buộc phải tự bảo vệ mình khỏi nó. Trong trường hợp này, rõ ràng là cần phải tìm ra sự thỏa hiệp và cố gắng không phá hủy sự cân bằng mong manh hiện đang tồn tại.

Yuri Gagarin, lần đầu tiên nhìn thấy Trái đất từ ​​​​không gian, đã thốt lên: "Nó nhỏ làm sao!" Chúng ta phải ghi nhớ những lời này và chăm sóc hành tinh của chúng ta bằng tất cả sức lực của mình. Rốt cuộc, chúng ta chỉ có thể vào vũ trụ từ Trái đất.

8. THƯ VIỆN.

1. Buldkov L.A., Kalistratova V.S. Bức xạ phóng xạ và sức khỏe, 2003.

2. Levitan E.P. Thiên văn học. – M.: Giáo dục, 1994.

3. Parker Yu. Cách bảo vệ những người du hành vũ trụ. // Trong thế giới khoa học. - 2006, số 6.

4. Prigozhin I.N. Quá khứ và tương lai của Vũ trụ. – M.: Kiến thức, 1986.

5. Hawking S. Lược sử thời gian từ vụ nổ lớn đến lỗ đen. – St. Petersburg: Amphora, 2001.

6. Bách khoa toàn thư dành cho trẻ em. Du hành vũ trụ. – M.: “Avanta+”, 2004.

7. http://www. cuộn. ru/ news/ linh tinh/ spacenews/ 00/12/25. htm

8. http://www. grani. ru/Xã hội/Khoa học/m. 67908.html

Không gian có tính phóng xạ. Đơn giản là không thể trốn tránh bức xạ. Hãy tưởng tượng bạn đang đứng giữa một cơn bão cát và một xoáy nước gồm những viên sỏi nhỏ liên tục xoáy quanh bạn, làm tổn thương làn da của bạn. Bức xạ vũ trụ trông như thế này. Và bức xạ này gây ra tác hại đáng kể. Nhưng vấn đề là, không giống như đá cuội và mảnh đất, bức xạ ion hóa không phản chiếu vào da thịt con người. Nó xuyên qua cô ấy như một viên đạn đại bác xuyên qua một tòa nhà. Và bức xạ này gây ra tác hại đáng kể.

Tuần trước, các nhà khoa học tại Trung tâm Y tế Đại học Rochester đã công bố một nghiên cứu cho thấy việc tiếp xúc lâu dài với bức xạ thiên hà mà các phi hành gia có thể tiếp xúc trên Sao Hỏa có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh Alzheimer.

Đọc báo chí đưa tin về nghiên cứu này khiến tôi tò mò. Chúng ta đã đưa con người vào vũ trụ trong hơn nửa thế kỷ. Chúng ta có cơ hội theo dõi cả một thế hệ phi hành gia - những người này già đi và chết như thế nào. Và chúng tôi liên tục theo dõi tình trạng sức khỏe của những người bay vào vũ trụ ngày nay. Công trình khoa học, giống như những nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Rochester, được thực hiện trên động vật thí nghiệm như chuột nhắt và chuột cống. Chúng được thiết kế để giúp chúng ta chuẩn bị cho tương lai. Nhưng chúng ta biết gì về quá khứ? Bức xạ có ảnh hưởng đến những người đã ở trong không gian không? Nó ảnh hưởng như thế nào đến những người trên quỹ đạo vào lúc này?

Có một điểm khác biệt chính giữa các phi hành gia ngày nay và các phi hành gia trong tương lai. Sự khác biệt là chính Trái đất.

Bức xạ vũ trụ thiên hà, đôi khi được gọi là bức xạ vũ trụ, là nguyên nhân gây ra mối lo ngại lớn nhất cho các nhà nghiên cứu. Nó bao gồm các hạt và mảnh nguyên tử có thể được tạo ra do sự hình thành siêu tân tinh. Hầu hết bức xạ này, khoảng 90%, bao gồm các proton bị tách ra từ các nguyên tử hydro. Những hạt này bay qua thiên hà với tốc độ gần như tốc độ ánh sáng.

Và sau đó họ tấn công Trái đất. Hành tinh của chúng ta có một số cơ chế bảo vệ chúng ta khỏi tác động của bức xạ vũ trụ. Đầu tiên, từ trường của Trái đất đẩy lùi một số hạt và chặn hoàn toàn những hạt khác. Các hạt vượt qua rào cản này bắt đầu va chạm với các nguyên tử trong bầu khí quyển của chúng ta.

Nếu bạn ném một tháp Lego lớn xuống cầu thang, nó sẽ vỡ thành nhiều mảnh nhỏ và bay đi sau mỗi bước đi mới. Điều tương tự cũng xảy ra trong bầu khí quyển của chúng ta và với bức xạ thiên hà. Các hạt va chạm với các nguyên tử và vỡ ra để tạo thành các hạt mới. Những hạt mới này lại va vào vật gì đó và lại vỡ ra. Với mỗi bước họ thực hiện, họ mất năng lượng. Các hạt chậm lại và dần yếu đi. Đến khi “dừng chân” trên bề mặt Trái đất, họ không còn nguồn năng lượng thiên hà dự trữ mạnh mẽ mà trước đây họ sở hữu. Bức xạ này ít nguy hiểm hơn nhiều. Một mảnh Lego nhỏ có lực tác động yếu hơn nhiều so với một tòa tháp được lắp ráp từ chúng.

Tất cả các phi hành gia mà chúng ta đưa vào vũ trụ đều được hưởng lợi từ các hàng rào bảo vệ của Trái đất theo nhiều cách, ít nhất là một phần. Francis Cucinotta đã nói với tôi về điều này. Ông là giám đốc khoa học của chương trình nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ đối với con người của NASA. Đây chính xác là người có thể cho bạn biết bức xạ có hại như thế nào đối với các phi hành gia. Theo ông, ngoại trừ chuyến bay Apollo tới Mặt trăng, con người hiện diện trong không gian dưới tác động của từ trường Trái đất. Ví dụ, Trạm vũ trụ quốc tế ở trên bầu khí quyển nhưng vẫn nằm sâu trong tuyến phòng thủ đầu tiên. Các phi hành gia của chúng ta không được tiếp xúc hoàn toàn với bức xạ vũ trụ.

Ngoài ra, họ còn chịu ảnh hưởng như vậy trong một thời gian khá ngắn. Chuyến bay dài nhất vào vũ trụ kéo dài một chút hơn một năm. Và điều này rất quan trọng vì thiệt hại do bức xạ gây ra có tác động tích lũy. Bạn sẽ gặp ít rủi ro hơn nhiều khi dành sáu tháng trên ISS so với khi bạn thực hiện chuyến hành trình kéo dài nhiều năm (vẫn là lý thuyết) tới Sao Hỏa.

Nhưng điều thú vị và khá đáng báo động, Cucinotta nói với tôi, là ngay cả khi có tất cả các cơ chế bảo vệ này, chúng ta vẫn thấy bức xạ tác động tiêu cực đến các phi hành gia.

Một điều rất khó chịu là đục thủy tinh thể - sự thay đổi thủy tinh thể của mắt gây ra hiện tượng đục thủy tinh thể. Vì có ít ánh sáng đi vào mắt qua thấu kính đục nên người bị đục thủy tinh thể nhìn kém hơn. Năm 2001, Cucinotta và các đồng nghiệp đã kiểm tra dữ liệu từ một nghiên cứu đang diễn ra về sức khỏe của phi hành gia và đưa ra kết luận sau. Các phi hành gia tiếp xúc với liều phóng xạ cao hơn (vì họ thực hiện nhiều chuyến bay hơn vào không gian hoặc do tính chất của nhiệm vụ*) có nhiều khả năng bị đục thủy tinh thể hơn những người nhận được liều phóng xạ thấp hơn.

Có lẽ cũng có nguy cơ mắc bệnh ung thư gia tăng, mặc dù rất khó để phân tích nguy cơ này một cách định lượng và chính xác. Thực tế là chúng ta không có dữ liệu dịch tễ học về loại bức xạ mà các phi hành gia tiếp xúc. Chúng ta biết số ca ung thư sau vụ đánh bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki, nhưng bức xạ này không thể so sánh với bức xạ thiên hà. Đặc biệt, Cucinotta quan tâm nhất đến các ion hạt tần số cao—các hạt có năng lượng cao, nguyên tử cao.

Đây là những hạt rất nặng và chúng di chuyển rất nhanh. Trên bề mặt Trái đất, chúng ta không trải nghiệm được tác động của chúng. Chúng được sàng lọc ra, làm chậm lại và vỡ thành từng mảnh cơ chế phòng vệ của hành tinh chúng ta. Tuy nhiên, các ion tần số cao có thể gây ra nhiều tác hại và tác hại đa dạng hơn so với bức xạ mà các bác sĩ X quang quen thuộc. Chúng tôi biết điều này vì các nhà khoa học so sánh mẫu máu của các phi hành gia trước và sau chuyến bay vào vũ trụ.

Cucinotta gọi đây là kiểm tra trước chuyến bay. Các nhà khoa học lấy mẫu máu của phi hành gia trước khi đi vào quỹ đạo. Khi một phi hành gia ở trong không gian, các nhà khoa học chia máu được lấy thành nhiều phần và cho nó tiếp xúc với bức xạ gamma ở các mức độ khác nhau. Điều này giống như bức xạ có hại mà đôi khi chúng ta gặp phải trên Trái Đất. Sau đó, khi phi hành gia quay trở lại, họ so sánh những mẫu máu được chiếu tia gamma này với những gì thực sự xảy ra với anh ta trong không gian. Cucinotta nói với tôi: “Chúng tôi đang thấy sự khác biệt gấp hai đến ba lần giữa các phi hành gia khác nhau.