รังสีคอสมิกเป็นอันตรายต่อมนุษย์อย่างไร?

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

โลกเป็นแหล่งกำเนิดของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่ไม่เหมือนใคร เมื่อได้รับการคุ้มครองโดยบรรยากาศและสนามแม่เหล็ก เราไม่สามารถนึกถึงภัยคุกคามจากรังสีได้ ยกเว้นที่เราสร้างขึ้นด้วยมือของเราเอง อย่างไรก็ตาม โครงการสำรวจอวกาศทุกโครงการ ทั้งใกล้และไกล ต้องเผชิญกับปัญหาความปลอดภัยของรังสีอย่างสม่ำเสมอ อวกาศเป็นศัตรูต่อชีวิต เราไม่ได้คาดหวังที่นั่น

วงโคจรของสถานีอวกาศนานาชาติถูกยกขึ้นหลายครั้งและตอนนี้มีความสูงมากกว่า 400 กม. สิ่งนี้ทำเพื่อย้ายห้องปฏิบัติการบินออกจากชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นซึ่งโมเลกุลของก๊าซยังคงชะลอการบินลงอย่างเห็นได้ชัดและสถานีสูญเสียระดับความสูง เพื่อไม่ให้แก้ไขวงโคจรบ่อยเกินไป จะเป็นการดีที่จะยกสถานีให้สูงขึ้น แต่ก็ไม่สามารถทำได้ แถบรังสีด้านล่าง (โปรตอน) เริ่มต้นที่ประมาณ 500 กม. จากโลก การบินระยะไกลภายในแถบรังสีใดๆ (และมีอยู่ 2 เส้น) จะเป็นหายนะสำหรับลูกเรือ

Cosmonaut-liquidator

อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถพูดได้ว่าไม่มีปัญหาด้านความปลอดภัยจากรังสีที่ระดับความสูงที่สถานีอวกาศนานาชาติกำลังบินอยู่ ประการแรกในมหาสมุทรแอตแลนติกใต้มีสิ่งผิดปกติทางแม่เหล็กที่เรียกว่าบราซิลหรือแอตแลนติกใต้ ที่นี่ สนามแม่เหล็กของโลกดูเหมือนจะลดลง และด้วยเหตุนี้ แถบรังสีด้านล่างกลับกลายเป็นว่าอยู่ใกล้พื้นผิวมากขึ้น และสถานีอวกาศนานาชาติยังคงสัมผัสมัน กำลังบินอยู่ในบริเวณนี้

ประการที่สอง มนุษย์ในอวกาศถูกคุกคามโดยรังสีกาแล็กซี่ - กระแสของอนุภาคที่มีประจุพุ่งจากทุกทิศทุกทางและด้วยความเร็วมหาศาลที่เกิดจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาหรือโดยกิจกรรมของพัลซาร์, ควาซาร์และวัตถุดาวฤกษ์ผิดปกติอื่น ๆ อนุภาคเหล่านี้บางส่วนยังคงอยู่ในสนามแม่เหล็กของโลก (ซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยในการก่อตัวของแถบรังสี) ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งสูญเสียพลังงานจากการชนกับโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศ

มีบางอย่างมาถึงพื้นผิวโลกเพื่อให้พื้นหลังกัมมันตภาพรังสีขนาดเล็กปรากฏอยู่บนโลกของเราทุกที่ โดยเฉลี่ยแล้ว คนที่อาศัยอยู่บนโลกที่ไม่จัดการกับแหล่งกำเนิดรังสีจะได้รับปริมาณรังสี 1 มิลลิซีเวิร์ต (mSv) ต่อปี นักบินอวกาศบน ISS ได้รับ 0.5–0.7 mSv รายวัน!

สายพานรังสี

แถบการแผ่รังสีของโลกเป็นบริเวณของสนามแม่เหล็กที่อนุภาคที่มีประจุพลังงานสูงสะสมอยู่ แถบชั้นในประกอบด้วยโปรตอนเป็นส่วนใหญ่ ส่วนชั้นนอกประกอบด้วยอิเล็กตรอน ในปี 2012 ดาวเทียม NASA ค้นพบเข็มขัดอีกเส้นหนึ่ง ซึ่งตั้งอยู่ระหว่างสองแถบที่รู้จัก

"การเปรียบเทียบที่น่าสนใจสามารถทำได้" Vyacheslav Shurshakov หัวหน้าแผนกความปลอดภัยทางรังสีของนักบินอวกาศที่สถาบันปัญหาชีวการแพทย์ของ Russian Academy of Sciences ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์กล่าว - ปริมาณยาประจำปีที่อนุญาตสำหรับพนักงานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ถือเป็น 20 mSv ซึ่งมากกว่าที่บุคคลทั่วไปได้รับ 20 เท่า สำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านการตอบสนองฉุกเฉิน ผู้ที่ได้รับการฝึกอบรมมาเป็นพิเศษเหล่านี้ ปริมาณสูงสุดต่อปีคือ 200 mSv ซึ่งมากกว่าปริมาณปกติ 200 เท่า และ … เท่ากับจำนวนที่นักบินอวกาศที่เคยทำงานในสถานีอวกาศนานาชาติมาเป็นเวลาหนึ่งปีได้รับ"

ในปัจจุบัน ยาได้กำหนดขนาดยาสูงสุดไว้ ซึ่งไม่สามารถเกินได้ตลอดชีวิตของบุคคล เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาสุขภาพที่ร้ายแรง นี่คือ 1,000 mSv หรือ 1 Sv ดังนั้น แม้แต่พนักงาน NPP ที่มีมาตรฐานของเขาก็สามารถทำงานอย่างเงียบๆ เป็นเวลาห้าสิบปีโดยไม่ต้องกังวลอะไร

ในทางกลับกัน นักบินอวกาศจะหมดขีดจำกัดภายในเวลาเพียงห้าปีแต่ถึงแม้จะบินเป็นเวลาสี่ปีและได้รับ 800 mSv ตามกฎหมาย เขาก็แทบจะไม่ได้รับอนุญาตให้ทำการบินใหม่ในระยะเวลาหนึ่งปี เนื่องจากจะมีภัยคุกคามที่เกินขีดจำกัด

“อีกปัจจัยหนึ่งของอันตรายจากการแผ่รังสีในอวกาศ - Vyacheslav Shurshakov อธิบาย - คือกิจกรรมของดวงอาทิตย์ โดยเฉพาะการปล่อยโปรตอนที่เรียกว่า ในช่วงเวลาสั้น ๆ นักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติสามารถรับ 30 mSv เพิ่มเติมได้ เป็นเรื่องที่ดีที่เหตุการณ์โปรตอนสุริยะไม่ค่อยเกิดขึ้น - 1-2 ครั้งในวัฏจักรกิจกรรมสุริยะ 11 ปี เป็นเรื่องไม่ดีที่กระบวนการเหล่านี้จะเกิดขึ้นแบบสุ่ม สุ่มลำดับ และคาดเดาได้ยาก

ฉันจำไม่ได้ว่าเราจะได้รับคำเตือนล่วงหน้าจากวิทยาศาสตร์ของเราเกี่ยวกับการปลดปล่อยที่จะเกิดขึ้น ซึ่งมักจะไม่เป็นเช่นนั้น Dosimeters บน ISS แสดงพื้นหลังเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเราโทรหาผู้เชี่ยวชาญบนดวงอาทิตย์และได้รับการยืนยัน: ใช่มีกิจกรรมผิดปกติของดาวของเรา เป็นเพราะเหตุการณ์โปรตอนสุริยะอย่างกะทันหันที่เราไม่เคยรู้แน่ชัดว่านักบินอวกาศจะนำอะไรติดตัวไปจากเที่ยวบิน"

อนุภาคบ้า

ปัญหาการแผ่รังสีสำหรับลูกเรือที่ไปดาวอังคารจะเริ่มเร็วเท่าโลก เรือที่มีน้ำหนักตั้งแต่ 100 ตันขึ้นไปจะต้องเร่งความเร็วเป็นเวลานานในวงโคจรระดับพื้นโลก และส่วนหนึ่งของวิถีนี้จะผ่านเข้าไปในแถบรังสี สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ชั่วโมงอีกต่อไป แต่เป็นวันและสัปดาห์ ยิ่งไปกว่านั้น - ไปไกลกว่าแมกนีโตสเฟียร์และรังสีกาแลคซีในรูปแบบดั้งเดิม อนุภาคที่มีประจุหนักจำนวนมาก ซึ่งผลกระทบภายใต้ "ร่ม" ของสนามแม่เหล็กโลกนั้นรู้สึกเพียงเล็กน้อย

"ปัญหาคือ" Vyacheslav Shurshakov กล่าว "ผลของอนุภาคต่ออวัยวะที่สำคัญของร่างกายมนุษย์ (เช่น ระบบประสาท) ได้รับการศึกษาเพียงเล็กน้อยในปัจจุบัน บางทีการแผ่รังสีอาจทำให้นักบินอวกาศสูญเสียความทรงจำทำให้เกิดปฏิกิริยาทางพฤติกรรมที่ผิดปกติและการรุกราน และมีโอกาสมากที่ผลกระทบเหล่านี้จะไม่เกี่ยวข้องกับปริมาณยา จนกว่าจะมีการสะสมข้อมูลเพียงพอเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตนอกสนามแม่เหล็กโลก จึงมีความเสี่ยงสูงที่จะออกสำรวจในอวกาศอันยาวนาน"

เมื่อผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัยจากรังสีแนะนำว่าผู้ออกแบบยานอวกาศเพิ่มความปลอดภัยทางชีวภาพ พวกเขาตอบคำถามที่ดูเหมือนมีเหตุผลทีเดียวว่า "ปัญหาคืออะไร? มีนักบินอวกาศคนใดเสียชีวิตจากอาการป่วยจากรังสีหรือไม่ " น่าเสียดายที่ปริมาณรังสีที่ได้รับบนเรือไม่ใช่แม้แต่ยานอวกาศแห่งอนาคต แต่ ISS ปกติแม้ว่าจะพอดีกับมาตรฐาน แต่ก็ไม่เป็นอันตรายเลย

ด้วยเหตุผลบางอย่าง นักบินอวกาศโซเวียตไม่เคยบ่นเรื่องสายตา เห็นได้ชัดว่าพวกเขากลัวอาชีพการงาน แต่ข้อมูลของอเมริกาแสดงให้เห็นชัดเจนว่ารังสีคอสมิกเพิ่มความเสี่ยงต่อต้อกระจกและความทึบของเลนส์ การตรวจเลือดของนักบินอวกาศแสดงให้เห็นถึงความคลาดเคลื่อนของโครโมโซมที่เพิ่มขึ้นในเซลล์ลิมโฟไซต์หลังการบินในอวกาศแต่ละครั้ง ซึ่งถือเป็นตัวบ่งชี้เนื้องอกในทางการแพทย์ โดยทั่วไป สรุปได้ว่าการได้รับขนาดยาที่อนุญาต 1 Sv ในช่วงชีวิตจะสั้นลงโดยเฉลี่ยสามปี

ความเสี่ยงทางจันทรคติ

ข้อโต้แย้งที่ "รุนแรง" ประการหนึ่งของผู้สนับสนุน "การสมรู้ร่วมคิดทางจันทรคติ" คือการยืนยันว่าการข้ามแถบรังสีและอยู่บนดวงจันทร์ซึ่งไม่มีสนามแม่เหล็กจะทำให้นักบินอวกาศเสียชีวิตจากการเจ็บป่วยจากรังสีอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ นักบินอวกาศชาวอเมริกันต้องข้ามแถบรังสีของโลก - โปรตอนและอิเล็กทรอนิกส์ แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นเพียงไม่กี่ชั่วโมง และปริมาณที่ได้รับจากทีมงาน Apollo ระหว่างภารกิจกลายเป็นเรื่องสำคัญ แต่ก็เทียบได้กับปริมาณที่ได้รับจากผู้จับเวลาเก่าของ ISS "แน่นอนว่าชาวอเมริกันโชคดี" Vyacheslav Shurshakov กล่าว "หลังจากทั้งหมด ไม่มีเหตุการณ์โปรตอนสุริยะเกิดขึ้นระหว่างเที่ยวบินของพวกเขา หากสิ่งนี้เกิดขึ้น นักบินอวกาศจะได้รับปริมาณที่ต่ำกว่าปกติ - ไม่ใช่ 30 mSv แต่ 3 Sv

เช็ดผ้าเช็ดตัวให้เปียก

Vyacheslav Shurshakov กล่าวว่า เรา ผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัยจากรังสี เรายืนยันว่าการปกป้องลูกเรือจะแข็งแกร่งขึ้น ตัวอย่างเช่น บนสถานีอวกาศนานาชาติ ห้องโดยสารที่อ่อนแอที่สุดคือห้องโดยสารของนักบินอวกาศที่พวกเขาพัก ไม่มีมวลเพิ่มเติมที่นั่นและมีเพียงผนังโลหะหนาหลายมิลลิเมตรเท่านั้นที่แยกบุคคลออกจากอวกาศ หากเราลดอุปสรรคนี้ให้เท่ากับน้ำที่ยอมรับในรังสีวิทยา ก็จะเป็นน้ำเพียง 1 ซม.

สำหรับการเปรียบเทียบ: ชั้นบรรยากาศของโลกที่เราซ่อนตัวจากการแผ่รังสีนั้นมีค่าเท่ากับน้ำ 10 เมตร เมื่อเร็วๆ นี้ เราเสนอให้ปกป้องห้องโดยสารของนักบินอวกาศด้วยผ้าขนหนูและผ้าเช็ดปากที่ชุบน้ำอีกชั้นหนึ่ง ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบของรังสีได้อย่างมาก ยากำลังได้รับการพัฒนาเพื่อป้องกันรังสี แม้ว่าจะยังไม่ได้ใช้ในสถานีอวกาศนานาชาติ

บางทีในอนาคตโดยใช้วิธีการทางการแพทย์และพันธุวิศวกรรม เราอาจจะสามารถปรับปรุงร่างกายมนุษย์เพื่อให้อวัยวะที่สำคัญของมันสามารถต้านทานปัจจัยรังสีได้มากขึ้น แต่ไม่ว่าในกรณีใด หากไม่มีความสนใจด้านวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับปัญหานี้ เราสามารถลืมเกี่ยวกับเที่ยวบินในอวกาศทางไกลได้"