Фрэнсис Эшкрофт - На грани возможного: Наука выживания

Чтобы понять, как заряженные частицы улавливаются поясами Ван Аллена, представьте Землю в виде магнитного бруска, оканчивающегося на Северном и Южном полюсах. От одного торца магнита к другому проходят силовые линии. Они невидимы, однако их можно заставить проявиться с помощью железных опилок. Кроме того, их умеют обнаруживать некоторые виды бактерий и животных, обладающих «магнитным чувством». Линии магнитного поля Земли служат барьером для заряженных частиц в космических лучах. Частицы притягиваются к полюсам, вращаясь и кружась. На полюсах некоторые из них все же прорываются в земную атмосферу, однако большинство устремляется вдоль силовой линии в обратный путь. Этот бесконечный круговорот протонов и образует пояса Ван Аллена.

Для астронавтов и спутников радиационные пояса представляют серьезную опасность, грозя облучением до 200 мЗв / ч. Поэтому высота орбитальных полетов не превышает 400 км. На этих низких орбитах радиация в основном невелика – за исключением одного участка над Южной Атлантикой. Шаттл, совершая витки по орбите, проходит над этим участком около шести раз в день, и именно там экипаж собирает основную дозу получаемой в космическом полете радиации. На других девяти орбитах шаттл через Южно-Атлантическую аномалию не проходит, поэтому все внебортовые работы совершаются на этих орбитах.

Хотя в космосе уровень радиации обычно низок, долговременное воздействие может повлиять на генетический материал (ДНК), повышая риск развития рака, а поражение ДНК половых клеток (яйцеклеток или сперматозоидов) грозит бесплодием или рождением у астронавтов детей с генетическими отклонениями. Непосредственную опасность представляет интенсивное облучение от солнечных вспышек, поскольку оно убивает клетки сразу – смерть может наступить через несколько часов в результате поражения центральной нервной системы или через несколько дней из-за гибели лейкоцитов или быстро делящихся клеток, выстилающих стенки кишечника. Попав под облучение от солнечной вспышки, астронавт через несколько часов погибнет от острой лучевой болезни. Более того, поскольку всплеск солнечной активности может продолжаться не один час и даже не один день, кумулятивное воздействие низких доз облучения тоже может оказаться критическим. К счастью, солнечные вспышки случаются достаточно редко.

Обычно для обнаружения космической радиации необходимы специальные приборы, однако в некоторых случаях ее можно увидеть и невооруженным глазом. Базз Олдрин и Нил Армстронг по дороге на Луну и обратно в спускаемом аппарате «Игл» наблюдали необычные белые вспышки, похожие на звезды. Похожие белые сполохи или короткие световые полосы замечали (причем обычно с закрытыми глазами) и другие астронавты в последующих лунных экспедициях по программе «Аполлон». Вспышки возникали с частотой одна-две в минуту. Предположительно, их вызывали галактические лучи, проходящие сквозь стены корабля и достигающие глаз астронавтов. Подтверждением этой гипотезе служат схожие световые вспышки, наблюдаемые добровольцами, подвергающимися воздействию искусственно созданных пучков частиц. О таких же вспышках докладывали и экипажи некоторых шаттлов, особенно при проходе через Южно-Атлантическую аномалию и по самой низкой орбите над полюсами. В их случае, судя по всему, источником вспышек служили радиационные пояса. На какие именно элементы органов зрения воздействует ионизирующая радиация, науке пока неизвестно, однако, по общему мнению, заряженные частицы возбуждают сетчатку.

Галактические лучи и солнечные частицы высокоэнергетичны, поэтому обеспечить надежную защиту от них в космическом корабле нелегко. Чтобы спастись от прямого воздействия солнечной вспышки, требуется алюминиевый кожух плотностью по крайней мере 10–15 г / см2 – при более длительном воздействии, соответственно, более толстый. Учитывая ограничения по весу в космическом полете, применять такой щит постоянно было бы нецелесообразно, поэтому экипаж неизбежно подвергается воздействию космической радиации. У всех астронавтов имеются при себе дозиметры, чтобы отслеживать уровень облучения. До сих пор оно не превышало допустимых границ, хотя в длительном полете астронавт может получить весьма значительную дозу. Например, экипажи «Аполлонов», пробывшие в космосе менее двух недель, получили только по 6 греев, тогда как у экипажа «Скайлаб-4», летавшего 84 дня, доза облучения составила целых 77 греев. У русских космонавтов, отправляемых в космос на еще более долгие сроки, дозы облучения тоже оказались пропорционально более высокими. У некоторых из них впоследствии обнаружили рак, однако доподлинно не известно, космическое ли излучение стало тому причиной. Из-за опасного воздействия космической радиации, возможно, стоит отправляться в долгосрочные космические полеты в более преклонном возрасте, когда естественная смерть может опередить развитие рака. В том числе и поэтому для полета на Марс имеет смысл отбирать астронавтов старшего возраста.

Сверхзвуковые самолеты типа «Конкорда» летают в верхних слоях земной атмосферы, поэтому они тоже не защищены от космического излучения. Средняя доза, достающаяся пассажирам и экипажу, – около десяти микрозивертов (мкЗв) в час. За время перелета из Лондона до Нью-Йорка наберется примерно 35 мкЗв. Максимально допустимая доза для обычного человека составляет 1 миллизиверт (мЗв), или тысяча мкЗв {33}, поэтому, чтобы превысить норму, нужно 14 раз слетать маршрутом Лондон – Нью-Йорк туда-обратно. Другими словами, годовая норма позволяет провести в воздухе 100 часов. Разумеется, и экипаж, и те, кому приходится летать часто, легко могут эту норму превысить. Однако рекомендуемый максимум «рабочей» дозы облучения несколько выше – 20 мЗв в год, то есть свыше пяти рейсов в Нью-Йорк в оба конца за неделю, а это уже мало кто набирает. И действительно, даже у экипажей «Конкордов», налетавших максимальное количество часов, годовая доза облучения составляла не больше 7 мЗв.

Однако случайная солнечная буря могла существенно и стремительно повысить радиационный фон, доведя его до 25 мЗв / ч. На такой случай в «Конкордах» имелась система радиационного предупреждения, улавливающая как нейтроны, так и ионизирующую радиацию (протоны и т. д.), установленная в пассажирском салоне и подсоединенная к монитору в кабине. При превышении уровня радиации в 0,5 мЗв / ч., экипаж должен был опустить самолет ниже, под защиту атмосферных слоев. Однако за все годы эксплуатации «Конкордов» такой надобности не возникло.