Мы не полетим дальше Луны?

Никуда мы дальше Луны не полетим.

Мы — это в смысле именно люди.

Можно нередко услышать такое утверждение и мотивируется это пресловутой космической радиацией, которая может нас

Ну и что там дальше Луны?

Некоторые вон утверждают, что и до Луны-то люди не летали, опять же рассказывая про радиационные пояса у Земли, которые якобы служат непреодолимой преградой.

Но думаю для многих из вас не секрет, что всё же радиация в космосе, хотя она тоже бывает разная, но в целом она действительно опасна.

И даже для относительно недалёких полётов к Марсу

И для долгосрочного пребывания на Луне, а если мы однажды захотим отправить людей, например, к Юпитеру, строить колонии на Калисто, а то и в межзвёздное путешествие отправиться, надо что-то с этим делать.

Причём радиация может быть опасной не только для живых организмов, но и для космических аппаратов и оборудования.

Тема космической радиации как одной из главных проблем для космических полётов достаточно часто обсуждается.

Кто-то в упрощенном виде все может свести к «да, опасность есть, но вопрос можно решить просто достаточным уровнем защиты».

Но это добавит много дополнительной массы.

Как быть, что делать?

И вот когда мы говорим о перспективных космических полетах, мы прикидываем воздействию какого излучения и в каком количестве будут подвержены космонавты или роботы.

И дальше рассуждаем, как от этого защититься, как придумать такой способ, из-за которого корабль не станет весить в разы больше, что отправит в космос не людей, а стоимость миссии.

Но, естественно, и тут не все так просто, и даже толстая защита может не быть панацеей.

Что касается космических аппаратов, с одной стороны мы уже их отправляем не первые десяток лет в места с разными условиями, от околоземного пространства до атмосферы Солнца и наоборот окраин Солнечной системы.

И мы можем получить кое-какие данные о том, как радиация повлияла на эти аппараты и нанесла ли какой-то урон.

А вот люди пока дальше Луны не летали.

И наши знания о реальном влиянии космической радиации на человека весьма ограничены.

И вдруг не всё так страшно.

Так что давайте посмотрим на судьбу реальных, уже летавших аппаратов и как на них влиял космос.

Немного поговорим о самой радиации и её типах, и о том, как от неё защититься.

О разных областях в Солнечной системе и за ее пределами.

И где угроза выше, а где ниже.

Как мы изучаем влияние космоса на людей, особенно в тех случаях, когда речь идет о местах, где ни один человек еще не бывал.

И не только об этом.

Ну а я Андрей, и вы на канале Космос Просто.

В отношении радиации и космической, и вообще, есть немало заблуждений.

И это даже перетекает в повседневную жизнь, чего только стоят люди, которые боятся микроволновок или Wi-Fi.

В своем старом видео о поясах Ван Аллена я уже говорил, что у нас, например, путаница возникает еще и из-за самого слова «радиация».

Английское слово radiation можно перевести и как «радиация», и как «излучение».

И даже обычный свет от фонарика можно назвать radiation.

Хотя, вроде, мы его как будто бы не боимся.

Сейчас ведь окажется, что и такие люди существуют, да?

Ну что ж, в любом случае, космическая радиация — понятие растяжимое.

И это касается обеих составляющих этого словосочетания.

И радиация имеет разную природу, приходит от разных источников, имеет разную степень опасности.

От одних типов защититься проще, а от других сложнее.

Ну и космос как бы тоже не везде одинаковый.

Условия на околоземной орбите, у Меркурия, у Юпитера, в межзвездном пространстве могут сильно отличаться.

И тут не все упирается просто в расстояние от Солнца.

Меры, которые мы принимаем для защиты от радиации при отправке роботизированной миссии или человека в космос, естественно, будут отличаться в зависимости от того, куда именно мы их отправляем.

Так что давайте поговорим как о типах и источниках радиации, так и о том, как они меняются в зависимости от места.

И теперь, назвали бы вы этот мячик и свет от фонарика одним и тем же словом.

А между тем, между некоторыми типами космической радиации примерно такая же разница.

Это могут быть как и электромагнитные волны или безмассовые частицы — фотоны, так и разнообразные частицы материи — электроны, протоны и даже целые атомные ядра.

Еще нужно вспомнить, что излучение делят на ионизирующее и неионизирующее, и вообще опасными в той или иной степени могут быть представители и той, и другой группы.

Но все же намного более опасным считается именно ионизирующее излучение.

Ключевая разница, конечно, в энергии.

Ионизирующее излучение – это массивные частицы или фотоны, обладающие гораздо более высокой энергией, достаточной для того, чтобы, собственно, ионизировать атомы или молекулы, с которыми оно взаимодействует.

Оно напрямую наносит урон атомам и молекулам, а именно отрывает от них электроны, превращая частицы жертвы в ионы.

Ионизирующее излучение тоже бывает разным.

Обычно выделяют несколько типов.

Среди электромагнитного излучения к нему относят фотоны с самой большой энергией.

Это рентгеновское и, конечно, гамма-излучение.

Из неэлектромагнитного излучения это могут быть альфа-частицы , бета-частицы , могут быть и другие частицы.

Конкретный урон зависит от свойств частицы.

Если мы говорим не о фотонах, то какая у частицы масса, скорость, заряд.

От всего этого зависит то, как глубоко она может проникнуть и какой урон нанести.

А ведь там еще есть и вторичные частицы, о которых мы еще поговорим.

Такое излучение может наносить серьезный урон и людям, и оборудованию.

И вот та самая страшная радиация, которой мы все боимся, это именно ионизирующее излучение.

К неионизирующему излучению относят, по сути, всю остальную часть электромагнитного спектра, кроме рентгена и гамма-лучей.

Радио, микроволны, инфракрасное излучение, обычный видимый свет и ультрафиолет.

Неионизирующее излучение тоже может быть по-своему опасным, в особенности ультрафиолетовое излучение.

Оно может вызывать у людей определенные виды рака, при этом механизм здесь может быть немного другой.

Ультрафиолетовые фотоны не отрывают электроны.

Однако через фотохимические реакции они могут вызывать процессы, которые похожи на эффекты ионизации.

Например, они вызывают производство свободных радикалов, которые наносят урон клеткам, что приводит к раку кожи.

И вот тут меня забавляют как одни и те же люди.

С одной стороны, боятся Wi-Fi или сотовой связи, клеят на свой телефон какие-нибудь не работающие наклейки или вообще кладут телефон на ночь в клетку Фарадея.

И при этом их не смущает, что они постоянно подвергаются облучению гораздо более мощного источника электромагнитного излучения еще из гораздо большей энергии.

Я, конечно, говорю о Солнце.

Кстати, ещё некоторые такие ребята даже крем от загара специально не используют.

А между тем, в некотором смысле космическая радиация пугала людей ещё задолго до космической эры.

Например, в виде комет, которые нередко считали дурным предзнаменованием.

А ведь механизм образования одного из хвостов комет, ионного или газового, связан с воздействием заряженных частиц солнечного ветра.

Или взять те же полярные сияния.

В общем, люди видели эффекты воздействия космической радиации и при этом даже не догадывались о их природе.

Ну и за последнюю сотню с лишним лет мы немало узнали о природе космического излучения.

Итак, у нас есть частицы, которые могут нанести урон организму или оборудованию.

И в Солнечной системе у нас есть два основных их источника.

Во-первых, это, конечно, Солнце.

Оно излучает во всем электромагнитном диапазоне, в том числе рентген и гамма-излучение.

Также оно и является источником и массивных частиц.

И здесь тоже можно дальше выделить два типа.

Во-первых, это постоянный поток в виде солнечного ветра, который состоит из протонов, электронов и, скажем, альфа-частиц.

Энергия этих частиц не такая высокая.

Но еще есть так называемые солнечно-протонные штормы.

Уже кратковременные события, в которых частицы разгоняются до гораздо более высоких скоростей, обладают, соответственно, более высокой энергией, и, конечно, они гораздо опаснее.

Вероятно, многие догадались, что здесь речь идет о солнечных вспышках и корональных выбросах массы.

Ну а во-вторых, высокоэнергетические частицы прилетают к нам из-за пределов Солнечной системы.

Так называемые галактические космические лучи.

Они примерно на 85% состоят из протонов и на 14% из ядер гелия, а еще из других высокоэнергетических частиц, в том числе тяжелых ядер вроде ядер железа.

Галактические лучи гораздо опаснее, хотя бы потому, что события, которые их запустили летать по галактике, намного мощнее, чем, скажем, процессы, ответственные за солнечный ветер и даже за корональные выбросы массы.

В случае галактических лучей виноваты, скорее всего, сверхновые.

В результате эти частицы несутся по галактике на скоростях, близких к скорости света.

Для сравнения, скорость частиц солнечного ветра — несколько сотен километров в секунду.

У корональных выбросов может доходить до нескольких тысяч, что всё равно далеко до околосветовой.

Вероятно, кстати, что некоторые такие частицы вообще прилетают к нам из других галактик.

Но это источники.

А ведь ещё я сказал, что радиационная среда отличается от места к месту.

К примеру, если мы говорим об околопланетном пространстве, тут ситуация отличается от планеты к планете.

И дело не только в расстоянии от Солнца.

Еще немалую роль играет то, есть ли у планеты достаточно мощное магнитное поле.

Например, в околоземном пространстве говорят о периодической или временной радиации.

Это от вспышек и выбросов на Солнце.

Но еще есть захваченные частицы.

Заряженные частицы как бы попадают в ловушку магнитосферы Земли, где остаются.

В результате чего вокруг планеты возникают области, в которых перманентно находится какое-то количество опасных заряженных частиц.

Это как раз и есть те самые пояса Ван Аллена.

На низкой околоземной орбите по-прежнему действует защита магнитного поля Земли.

Так что до поясов Ван Аллена ситуация одна, внутри них другая, на поверхности Луны уже нет защиты ни атмосферы, ни магнитосферы Земли, и там и солнечные частицы, и галактические могут иметь больший эффект.

На Марсе атмосфера хоть и есть, но тоже очень слабая, и глобального магнитного поля нет.

Похожая история и в межпланетном пространстве.

Пока мы летим к тому же Марсу, например, мы подвергаемся воздействию и солнечных частиц, и галактических.

Кстати, интересно, что на поверхности того же Марса ситуация может все же быть получше, чем в межпланетном пространстве.

Еще и потому, что с одной стороны нас закрывает целая планета, которая, естественно, будет отличным щитом от радиации.

А вот в межпланетном пространстве галактические лучи атакуют нас со всех сторон.

Если мы или аппарат летят к Юпитеру, то там еще нужно учитывать наличие захваченных частиц в магнитосфере в областях, подобных поясам Ван Аллена у Земли.

Туда еще и вещества добавляет, например, Ио со своими извержениями.

Еще важную роль играют циклы активности Солнца.

Интуитивно можно подумать, что опаснее всего могут быть периоды, когда Солнце активнее всего.

Но и тут не все так просто.

С одной стороны, когда Солнце в состоянии минимальной активности, на нем происходят в разы меньше вспышек.

С другой стороны, с активностью Солнца связан поток галактических частиц.

Как?

А ведь подобно тому, как магнитное поле Земли защищает планету от космических лучей, магнитное поле Солнца защищает Солнечную систему от галактических лучей.

В периоды минимальной активности магнитное поле Солнца ослабевает, а значит и снижается защита от частиц, прилетающих из-за пределов Солнечной системы, и поток галактических лучей сильнее в это время.

Но ещё из этого становится ясно, почему космическая радиация становится такой проблемой для потенциальных межзвёздных полётов.

Ведь мы вылетаем из гелиосферы, из пузыря, создаваемого Солнцем, и за его пределами поток галактических лучей намного опаснее.

Да, там не надо париться о солнечном ветре и вспышках, но ведь их энергия и так намного слабее, чем у галактических лучей.

Плюс, если мы ещё и допускаем, что межзвёздный аппарат будет лететь на релятивистских скоростях, то есть с немалой долей скорости света, там энергия бешено несущегося аппарата будет встречаться с бешеной энергией увеличивающегося потока частиц.

Звучит не очень короче.

Уже из всего, что я рассказал на данный момент, становится ясно, что проблема космической радиации для космических полетов непростая и многогранная.

Нужно учитывать и то, куда мы летим, и запускаем ли мы робота или человека, в каких условиях окажемся, а еще в какое время и какой из типов излучения будет наиболее опасным в конкретном случае.

В общем, это не та проблема, которая решается тем, чтобы просто обложиться толстым слоем свинца и радоваться жизни.

Тем более, что это тоже будет не самой хорошей идеей.

Суть урона, который наносят космические лучи, можно свести к тому, что у нас есть частица, которая обладает высокой энергией, и она проникает в материал аппарата или ткани организма и передает этому веществу энергию.

Что...

Но всё же характер урона, то, насколько глубоко проникает частица, зависит от типа излучения, от свойств вещества, в которое она проникает, от среды и от других параметров.

И действительно, эффекты бывают разные.

А как именно они происходят?

Самый распространенный процесс — это ионизация, о которой мы уже говорили, когда частица космического излучения отрывает или наоборот добавляет электроны к частицам в материалах спутника или аппарата.

Но и ионизация может быть разной.

Она может происходить как через взаимодействие заряженных частиц космической радиации и частиц в аппарате, но еще ионизировать могут и незаряженные частицы нейтроны через прямое столкновение.

Если мы говорим об электромагнитном излучении, то, скажем, когда электрон поглощает гамма-фотоны, он приобретает достаточно энергии, чтобы покинуть свой атом.

При достаточно высокой энергии гамма-фотонов они ещё и могут взаимодействовать с полями атомов и дополнительно производить пары электронов и позитронов, которые могут затем аннигилировать, в результате чего производятся ещё гамма-фотоны, которые опять же сами по себе ионизирующие.

Еще есть так называемое тормозное излучение.

Это когда заряженная космическая частица пролетает через вещество и взаимодействует с полями в этом веществе, что заставляет частицу излучать дополнительные фотоны, создавая что-то вроде ударной волны.

Когда космическое излучение взаимодействует с атомными ядрами в веществе аппарата, оно может изменять или разбивать эти ядра, в результате чего будет появляться дополнительное вторичное излучение, которое тоже может быть опасным.

И это не всё.

Но опять же мы видим, что всё немного сложнее, чем частица бум-ай.

Теперь, как именно эти и другие эффекты могут влиять на аппараты?

Ну, например, аппарат может заряжаться.

Илон Маск, правда, свою Теслу не поэтому в космос отправил, чтобы зарядить ее севший аккумулятор на халяву.

Да и халява весьма сомнительная.

Тут немного другая история.

К примеру, поверхность аппарата, допустим, на низкой околоземной орбите, может приобретать заряд.

Далее может возникать разность потенциалов между поверхностью и плазмой в окружающей его среде.

Также разность может возникать между отдельными частями аппарата.

Заряд может накапливаться не только на поверхности, но и внутри, в инструментах и компонентах, если частицы проникают глубже.

И это может быть ещё опаснее.

В результате всего этого могут возникать электрические разряды.

Они могут наносить и структурный урон, и влиять на работу оборудования, микропроцессоров, датчиков и так далее.

И степень урона тоже может быть разной.

От ошибок, которые лечатся, грубо говоря, перезагрузкой, до перманентного урона.

Еще выделяют эффект одиночных событий, когда буквально всего одна частица, скажем, высокоэнергетический протон, прилетевший из-за пределов Солнечной системы, попавший в микрочип, может вызвать ошибку.

И это лишь одиночное событие.

Хотя ещё и в отношении аппаратов говорят о полной дозе ионизации.

Количество излучения может дойти до такого уровня, что аппарат полностью выйдет из строя.

И уже никакие перезапуски не помогут.

Интересно, что первый в истории спутник, который вышел из строя таким образом, сделал это не из-за естественного космического излучения, а мы его сломали сами.

Это был спутник Telstar, запущенный в 1962 году.

И тогда проводились ядерные испытания в космосе.

Проект назывался Starfish Prime.

На низкой околоземной орбите на высоте 400 километров, примерно на высоте орбиты МКС, был взорван мощный заряд в 1,4 мегатонны.

В результате взрыва появилась куча бета-частиц.

Они оказались в магнитном поле Земли, и это привело к образованию искусственного радиационного пояса.

И этот электронный пояс просуществовал несколько лет.

В результате этого спутник Телстар получил дозу радиации в 100 раз превышающую допустимую для него и выжил из строя.

Это ядерное испытание уничтожило 7 спутников, и в основном они выходили из строя из-за урона, полученного солнечными панелями.

Еще космические частицы могут наносить, можно сказать, механический и структурный урон аппаратам и его компонентам.

Могут возникать дефекты в атомарных и молекулярных связях.

Короче, маленькие дырки появляются.

Степень и характер урона, естественно, зависит еще и от места.

И интересно, что всё далеко не одинаково даже около Земли.

К примеру, есть известная южноатлантическая магнитная аномалия.

Своеобразная как бы вмятина в магнитном поле Земли.

И в этой области внутренний пояс Ван Алена подбирается на расстояние всего в 200 километров от поверхности Земли.

Ну, а спутники-то выше.

И когда спутники оказываются в этой области, они подвергаются воздействию более интенсивной радиации.

Вот, к примеру, карта, на которой отмечены одиночные события миссии SWARM.

И мы видим большую концентрацию событий в области южноатлантической магнитной аномалии.

Ну а в целом, для спутников в околоземном пространстве у нас достаточно неплохое понимание воздействия на них космической радиации.

В конце концов, мы их запустили уже далеко не одну тысячу.

А вот когда аппарат отправляется уже в межпланетное пространство, тут с данными уже хуже.

Когда аппарат далеко, и с ним возникают какие-то проблемы, мы даже не всегда можем уверенно сказать, в чем причина этих проблем.

Хотя бы потому, что нам намного хуже знакома область, в которой аппарат оказался.

Но все же были сбои, в которых с высокой степенью вероятности можно обвинить именно космическую радиацию.

В качестве примера можно посмотреть на аппарат «Галилео», изучавший систему Юпитера.

К примеру, на аппарате был установлен звёздный сканер, который использовался для контроля ориентации аппарата.

По ярким звёздам аппарат понимал своё положение в пространстве.

Однако заряженные частицы с достаточной энергией сканер видел как свет.

Он работал так, чтобы ориентироваться по объектам с определённой яркостью.

Но объекты с яркостью ниже этого уровня и сигнал от космических лучей он воспринимал как шум.

Однако были случаи, когда прибор принимал сигналы от лучей за звезду, и это сбивало его с толку.

Аппарат «думал», что он направлен в неверном направлении, и давалась команда корректировки.

Данные сканера не согласовывались с данными гироскопов, и в итоге системы отслеживания сбоев переводили аппарат в другой режим работы.

Было так, что это происходило дважды за 8 часов, а случись это еще два раза, аппарат бы ушел в безопасный режим.

Были и другие сбои, связанные с этим инструментом.

Радиация приводила к сбоям в другой системе ориентации аппарата — системе гироскопов, из-за чего аппарат решил, что антенна не направлена на Землю.

Включились двигатели и в итоге аппарат оказался направлен в неизвестном направлении.

К счастью, другая антенна все еще передавала сигнал на Землю и удалось вручную исправить ситуацию.

На ранних этапах миссии система, связывающая вращающуюся и не вращающуюся часть аппарата, подвергалась внезапным перезапускам, что тоже связывали с космической радиацией.

Сбои были у чипов памяти, камер спектрометра, детектора частиц, возникал шум в данных нескольких инструментов и других ключевых научных и навигационных приборов.

Список их достаточно большой, и они все перечисляются в этой статье, где еще и разделяются не только по инструментам, но и по степени уверенности в том, что всему виной были именно космические лучи.

В общем, радиация заставила не раз понервничать команду миссии «Галилео», но все же аппарат смог проработать дольше изначально запланированного срока и миссию свою выполнил.

Тем не менее, даже пример только этого одного аппарата неплохо демонстрирует, как мало мы знаем о более удаленных регионах, вроде системы Юпитера и межпланетном пространстве.

И чем дальше от Земли, тем меньше мы знаем.

Хотя вон Вояджеры в той или иной степени по-прежнему работают почти 47 лет спустя после запуска и даже передают уникальную полезную информацию об условиях за пределами гелиосферы Земли.

Хотя это гораздо более простые аппараты.

С одной стороны, как-то мы уже не первый десяток лет запускаем аппараты, они работают и со своими задачами справляются.

С другой стороны, задача ставится в том числе с учетом этих потенциальных проблем, и если бы мы могли их избежать, аппараты были бы способны работать дольше и сделать еще больше.

Ну а чем дальше мы отправляем аппарат, чем сложнее миссия, тем больше рисков.

И просто полагаться на то, что повезет и радиация не приведет к серьезным проблемам, а то и не выведет аппарат из строя совсем, как будто бы не лучшая стратегия.

Так что нужно разрабатывать новые способы защиты, ну, а когда речь идет о запуске людей в космос, ставки становятся еще выше.

На поверхности Земли нам повезло.

Скажем спасибо нашей плотной атмосфере и мощному магнитному полю.

Большая часть опасного электромагнитного излучения до нас не доходит, кроме некоторой части ультрафиолета.

Но даже поднимаясь на высокую гору или летя на самолете, мы уже подвергаемся воздействию более сильного излучения.

Правда, не стоит торопиться бежать сдавать билеты в отпуск.

В среднем один полёт на самолёте по воздействию на организм сравним с одним рентгеновским снимком.

Но всё же большинству из нас не приходится часто находиться на такой высоте.

А вот работа пилотов, и тем более космонавтов, считается работой, связанной с повышенной угрозой радиации.

На высоте 12 километров уровень радиации от 20 до 40 раз выше, чем на Земле.

На маршрутах, которые пролегают через полюса, в три раза больше излучения, чем на экваториальных.

Ну а в периоды мощных событий на Солнце уровни могут повышаться еще в три раза.

Но как только мы поднимаемся в космос, ситуация становится еще хуже.

До сих пор большинство людей в космосе бывали на низкой околоземной орбите, плюс еще астронавты миссии Аполлон на Луне.

Многолетний опыт показывает, что на низкой околоземной орбите и вне радиационных поясов люди вполне могут находиться в течение определенного времени без серьезного и очевидного ущерба здоровью.

Там люди хоть теряют защиту в виде атмосферы, но все же имеют защиту магнитного поля.

Хотя это естественно не значит, что там нет опасности.

И поэтому меры предосторожности принимаются, чтобы риски снизить.

Но в целом сейчас уже никто не сомневается, что люди там могут при соблюдении определенных ограничений и мер вполне безопасно находиться.

Но вот в чем некоторые сомневаются, так это в том, сможем ли мы вообще летать дальше.

Ну и некоторая информация может действительно пугать.

Например, в этой статье в журнале Nature написано следующее.

За пределами низкой околоземной орбиты каждое клеточное ядро в организме человека будет подвержено влиянию протона или вторичной частицы раз в несколько дней.

Каждое.

А раз в несколько месяцев — более тяжелым ионам, вроде ионов кремния или железа.

Не знаю, как вам, но мне было бы неприятно знать, что через каждую клетку моего организма постоянно пролетает потенциально опасная частица.

Из только что упомянутых мной частиц за большую часть накапливаемой радиационной дозы, несмотря на их редкость, отвечают более тяжелые ионы.

Эти частицы могут производить в организме свободные радикалы, наносящие урон клеткам, а долгосрочное их воздействие может приводить к раннему старению, сердечно-сосудистым заболеваниям, катаракте, также наносить ущерб тканям организма и нервной системе.

Причем угрозу несет не только прямое влияние этих частиц, еще при взаимодействии с корпусом космического аппарата и защитой производятся вторичные потоки частиц, которые могут быть даже более опасны для организма, чем первичные частицы.

Частицы, прилетающие после событий выбросов на Солнце, имеют более низкую энергию и наносят меньше ущерба коже и внутренним органам, но все равно могут быть опасны, особенно во время выходов в открытый космос, а также для миссий более долгосрочных.

Тут ещё проблема в том, что поток таких частиц не всегда одинаковый и его непросто предсказать.

И хоть особо мощные и опасные события редкие, но и они время от времени случаются.

Как например мощный шторм 1989 года.

И такие кратковременные, но мощные события могут вызывать от слабости и тошноты вплоть до летального исхода.

Также разные формы космического излучения могут наносить урон ДНК, считается, что могут вызывать рак.

Одна из главных проблем тут ещё заключается в том, что дальше околоземной орбиты, кроме астронавтов миссии Аполлон, пока никто не летал.

И там, хоть они и попадали уже в другие условия, было это очень недолго.

Полёты Аполлонов длились несколько дней.

И мы точно не знаем, как поведёт себя организм человека, например, в течение полёта на Марс длительностью в несколько месяцев.

Пока исследование возможных эффектов длительных космических полётов на людей сводится к использованию моделей и экспериментов с аналогами.

Скажем, в лаборатории создают поток частиц и, к примеру, смотрят, какое влияние он оказывает на животных.

Но проблема в том, что эти аналоги далеки от сложной радиационной среды реального далёкого космоса.

В общем, в итоге, в результатах таких исследований много неопределённостей.

Особенно, когда речь идёт о долгосрочном влиянии космической радиации.

Так что, может, мы точно не узнаем, каков будет эффект, пока люди таки не установят постоянное присутствие на Луне и не полетят на Марс.

Ну, вообще, как-то хотелось бы, конечно, долететь до туда и не поджариться.

Так что что-то приходится придумывать с защитой в условиях очень ограниченных данных.

Опять же, можно подумать, что все может свестись к тому, что просто бахнуть щит потолще, но, как я уже сказал, это, конечно, не так.

Защита может быть пассивной и активной, плюс она может выражаться в определенных мерах и правильном планировании миссии, а еще она может быть направлена на определенные эффекты.

К примеру, среди проблем, возникающих с аппаратами, я называл накопление заряда на поверхности аппарата или на отдельных его компонентах.

Здесь можно не пытаться не дать частицам создать заряд, а удалить его.

Для этого могут использоваться системы, которые будут испускать электроны или наоборот захватывать ионы, чтобы нейтрализовать заряд.

Ошибки, которые вызываются в электронике аппарата отдельными частицами, могут нивелироваться использованием специальных программ.

Вот масштабный урон, структурный урон и тем более урон людям лучше предотвращать изначально.

Интересно, что в некоторых случаях вполне может быть достаточно просто правильно спланированной миссии.

Тут хорошим примером служат уже не раз упомянутые мной миссии Аполлон.

Вначале я сказал, что некоторые в качестве аргумента того, что не летали, используют пояса Ван Аллена.

Мы уже выяснили, что это области повышенной радиации, в которых заряженные частицы застревают надолго.

И как я уже рассказывал в своем старом видео о поясах Ван Аллена, почему-то товарищи, которые этот аргумент используют, ленятся элементарно почитать о том, как именно через них Аполлоны летали.

А штука в том, что да, пояса действительно опасны.

И я бы вам не рекомендовал там задерживаться, если вы однажды полетите куда-то дальше низкой околоземной орбиты.

Но Аполлоны там и не задерживались.

Мало того, что они быстро пролетали, и люди проводили там суммарно по 6 часов, это учитывая путь туда и обратно, так ведь ещё и пояса неоднородны.

И траектория полёта была специально выбрана таким образом, чтобы избежать самые опасные части, которые находятся в экваториальной части.

Так что в случае полёта на Луну вполне можно спланировать его так, чтобы минимизировать облучение в поясах.

Но вот что сложно спланировать, так это активность Солнца.

Она, конечно, активно мониторилась, но риски были.

Во времена Аполлонов вообще была другая ситуация и другое отношение к безопасности.

Тогда в том числе полагались и на удачу.

Сейчас же прогнозирование солнечной погоды и ее мониторинг получше, чем в 70-е.

В большой методичке NASA, посвященной проблеме космической радиации, пишут, что вообще сейчас, пока люди тусуются только на низкой околоземной орбите,

По сути, главным методом защиты организма людей в космосе от радиации является просто ограничение времени пребывания в космосе.

Обычно по 3-6 месяцев за миссию.

Ограничение времени выходов в открытый космос и опять же планирование миссии с учетом периодов солнечной активности.

Это, конечно, не значит, что защиты нет совсем.

На МКС используется защита, богатая водородом.

Специальные слои полиэтилена защищают участки, где космонавты проводят наибольшее количество времени.

Полиэтилен может звучать несерьезно.

Что они там, пакетами обмотались?

Ха!

Но надо помнить, что излучение бывает разным.

И разной бывает степень проникновения.

Альфа-частицы можно остановить даже листком бумаги.

Бета-частицы — листом алюминия.

Но вот гамма-лучи и высокоэнергетические галактические лучи могут проникать очень глубоко.

Может не спасти даже достаточно толстый слой защиты.

Но всё же МКС находится далеко не в самых плохих условиях.

Поэтому там пока хватает негромоздкой защиты и ограничений по времени.

Что тоже, конечно, не спасает от радиации полностью.

Но если лететь дальше, эти меры могут быть недостаточными, а некоторые просто невозможными.

Полёт на Марс в один конец минимум несколько месяцев, а туда-обратно с недолгим пребыванием на планете два года.

И всё это в гораздо более жёстких радиационных условиях.

В общем, тут по-хорошему не обойтись без защиты, которая не даст опасным частицам добраться до нас и до оборудования.

Поэтому возникают вопросики вот к таким картинкам лунных или марсианских баз.

Потому что в идеале жилые модули надо накрывать толстыми щитами из металла или слоем из воды, которые неплохо защищают от радиации.

Или вообще и тем и другим.

Вода и так нужна для людей, так что тут лишняя масса не так критична, хотя тоже смотря сколько воды.

А вот волочь кучу лишнего металла, конечно, будет дорого.

Отчасти это можно компенсировать использованием местных материалов.

Предлагается, например, засыпать жилища толстым слоем реголита.

А то и вообще строить базы внутри подземных пещер и лавовых трубок, о чем я уже как-то рассказывал.

Но вот на борту корабля, опять же, ни реголита, ни пещер.

Нужны щиты.

И тут можно вспомнить два основных подхода.

Защита пассивная и активная.

Пассивная — это просто разместить между внутренней частью корабля и внешним излучением какой-то барьер.

Плюс этого подхода в том, что при достаточной толщине и необходимом материале ему пофигу, какие частицы летят — заряженные или незаряженные.

На Земле люди тоже сталкиваются с ионизирующим излучением, например, когда работают с радиоактивными веществами.

Ну и, как правило, в таких случаях используется пассивная защита.

Наверняка вы хотя бы раз надевали специальный фартук, когда вам делали рентгеновский снимок.

Ну, или еще специальные контейнеры для радиоактивных материалов.

Ну и теоретически, да, можно обложить космический аппарат толстенным слоем защиты.

Но тут мы упираемся в стоимость такой операции, когда мы считаем каждый килограмм.

Предположим, по всему периметру мы разместим щит 7 сантиметров толщиной.

И это добавит очень много массы аппарату и может сделать миссию просто слишком дорогой и нецелесообразной.

Но самое весёлое, что даже такой щит не заблокирует всё излучение, а лишь 30%.

Ну и я уже упомянул, что с такой пассивной защитой проблемы ещё и в образовании вторичных частиц.

Может первичная и будет остановлена, но вторичные проникнут внутрь и будут ещё опаснее.

Поэтому нужно делать щит ещё толще.

Тут правда есть интересный момент.

У многих защита от радиации может ассоциироваться со свинцом, но такой щит может как раз наоборот производить ещё больше вторичных частиц.

И лучше в этом плане более легкие щиты с углеродом или водородом.

Опять же, и так нужная вода может использоваться как щит, но вода немного тяжелее, чем полиэтилен.

Да, и старомодными материалами можно сейчас в некоторой степени защититься в долгом полете.

Но это может быть не слишком дорогим и не до конца эффективным.

Поэтому нужно разрабатывать новые материалы, и в НАСА этим занимаются.

Один пример такого перспективного материала — это нанотрубки из нитрида бора с добавлением водорода.

Это материал, который может быть лёгким, хорошо поглощать высокоэнергетические частицы и даже вторичные частицы, при этом быть прочным, выдерживать высокие температуры, а ещё гибким.

Из него даже можно делать скафандры.

Но пока защита из такого материала находится в стадии разработки и сложно сказать, когда он будет применяться на реальных космических аппаратах.

Интересно звучит вариант активной защиты.

Тут идея в том, чтобы подглядеть у природы.

А точнее у Земли, которая защищает нас магнитным полем.

И за его пределами создать своё поле.

Магнитное, или электрическое, или комбинацию полей.

Может ещё использоваться плазма.

Но тут суть в том, что эти поля будут просто отклонять заряженные частицы.

Такой подход сейчас исследуется.

И в будущем вполне может применяться на космических аппаратах.

Тут, правда, свои ограничения, к примеру, некоторые из таких щитов не будут отклонять нейтральные частицы.

Еще для активной системы нужен источник энергии и так далее.

Можно также использовать комбинацию пассивной и активной защиты.

Еще в NASA рассматривают заход совсем с другой стороны.

Использование специальной диеты и лекарств для снижения эффектов радиации на организм.

Это, наверное, в некоторой степени может работать в комбинации с другими методами, но точно пока панацеи не будет.

В общем, существующих технологий пока недостаточно, чтобы вот прямо сейчас посадить человека в космический корабль и отправить его к Марсу, вообще не парясь о его здоровье и при этом не потратив пару бюджетов средненьких стран.

Нужны новые материалы и технологии защиты.

Совершенно точно нужно больше данных об условиях и о воздействии радиации на человека за пределами околоземного пространства.

Забавно, что Илон Маск в 2016 году собирался уже отправить людей на Марс в 2022, но как бы упс.

Но всё же для Солнечной системы, по крайней мере в будущем, возможно даже не таком далёком, это не является непреодолимой проблемой.

Вот для межзвёздных тут всё многократно усложняется.

Если лететь медленно, то даже так мы ещё меньше знаем об условиях за пределами Солнечной системы, и тут опять же нужны новые методы.

А если говорить о скоростях, измеряющихся процентами скорости света,

Что там высокоэнергетические частицы, там даже просто болтыхающиеся частички пыли на таких скоростях будут наносить большой урон, о чём я уже говорил подробнее в видео о межзвёздных полётах.

Нам бы для начала хоть какие-то зонды отправить подальше чем воиджеры и собрать хоть какие-то данные о том, что происходит в настоящем межзвёздном пространстве.

Хотя радиация, конечно, это далеко не единственная проблема межзвездных полетов.

Тут вообще вопрос, сможем ли мы это сделать хоть когда-то.

В любом случае, мы видим, что проблема острая, многогранная, имеет много неочевидных нюансов, многое мы еще не знаем, но это не значит, что мы не сможем эту проблему решить.

Друзья, спасибо за просмотр.

Такое получилось очень большое видео.

Напоминаю, что все, кто поддерживает меня напрямую на Boosty, на Patreon и на YouTube, каждые две недели получают дополнительное эксклюзивное видео и другие приятные бонусы в зависимости от уровня поддержки.

Не забывайте подписываться на мой Telegram-канал и группу ВКонтакте, чтобы почти каждый день получать дополнительный космический контент и всегда оставаться на связи.

Еще раз всем спасибо.

Пока.

В тьме космоса я полетел Забыл о радиации свойственной ему От рук до ног все части отвались Не устроить заговор мне на земле Забытый рептилоидский