Radiación en la Tierra y en el espacio. Los científicos han declarado la guerra a la radiación cósmica.

Un cómic sobre cómo los científicos explorarán Marte en la lucha contra la radiación cósmica.

Examina varias vías de investigación futura para proteger a los astronautas de la radiación, incluida la terapia con medicamentos, la ingeniería genética y la tecnología de hibernación. Los autores también señalan que la radiación y el envejecimiento matan al cuerpo de manera similar, y sugieren que las formas de combatir uno también pueden funcionar contra el otro. Un artículo con un lema de lucha en el título: ¡Viva la radiorresistencia! ("¡Viva la resistencia a la radiación!") se publicó en la revista Oncotarget.

“El renacimiento de la exploración espacial probablemente conducirá a las primeras misiones humanas a Marte y al espacio profundo. Pero para sobrevivir en condiciones de mayor radiación cósmica, la gente tendrá que volverse más resistente a los factores externos. En este artículo, proponemos una metodología para lograr una mayor radiorresistencia, resistencia al estrés y resistencia al envejecimiento. Mientras trabajábamos en la estrategia, reunimos a destacados científicos de Rusia, así como de la NASA, la Agencia Espacial Europea, el Centro Canadiense de Radiación y más de otros 25 centros de todo el mundo. Las tecnologías de radiorresistencia también serán útiles en la Tierra, especialmente si el “efecto secundario” es una longevidad saludable”, comenta Alexander Zhavoronkov, profesor asociado del MIPT.

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Nos aseguraremos de que la radiación no impida a la humanidad conquistar el espacio y colonizar Marte. Gracias a los científicos volaremos al Planeta Rojo y allí haremos discoteca y barbacoa. .

Espacio versus hombre

"EN escala cósmica Nuestro planeta es sólo una pequeña nave, bien protegida de la radiación cósmica. El campo magnético de la Tierra desvía las partículas cargadas solares y galácticas, reduciendo así significativamente el nivel de radiación en la superficie del planeta. Durante los vuelos espaciales de larga distancia y la colonización de planetas con campos magnéticos muy débiles (por ejemplo, Marte), no habrá tal protección, y los astronautas y colonos estarán constantemente expuestos a corrientes de partículas cargadas con enorme energía. De hecho, el futuro cósmico de la humanidad depende de cómo superemos este problema”, afirma Andreyan Osipov, jefe del departamento de radiobiología experimental y medicina radiológica del Centro Médico Biofísico Federal que lleva el nombre de A. I. Burnazyan, profesor de la Academia de Ciencias de Rusia. empleado del Laboratorio para el Desarrollo de Medicamentos Innovadores del MIPT.

El hombre está indefenso ante los peligros del espacio: la radiación solar, los rayos cósmicos galácticos, los campos magnéticos, el entorno radiactivo de Marte, el cinturón de radiación de la Tierra, la microgravedad (ingravidez).

La humanidad se ha propuesto seriamente colonizar Marte: SpaceX promete llevar humanos al Planeta Rojo a partir de 2024, pero algunos problemas importantes aún no se han resuelto. Por tanto, uno de los principales riesgos para la salud de los astronautas es la radiación cósmica. Las radiaciones ionizantes dañan las moléculas biológicas, en particular el ADN, lo que provoca diversos trastornos: el sistema nervioso, el sistema cardiovascular y, principalmente, el cáncer. Los científicos proponen unir fuerzas y, utilizando los últimos avances en biotecnología, aumentar la radiorresistencia humana para que pueda conquistar las inmensidades del espacio profundo y colonizar otros planetas.

defensa humana

El cuerpo tiene formas de protegerse del daño del ADN y repararlo. Nuestro ADN está constantemente expuesto a la radiación natural, así como a formas activas oxígeno (ROS), que se forman durante la respiración celular normal. Pero cuando se repara el ADN, especialmente en casos de daños graves, pueden producirse errores. La acumulación de daño en el ADN se considera una de las principales causas del envejecimiento, por lo que la radiación y el envejecimiento son enemigos similares de la humanidad. Sin embargo, las células pueden adaptarse a la radiación. Se ha demostrado que una pequeña dosis de radiación no sólo no causa daño, sino que también prepara a las células para enfrentar dosis más altas. Actualmente, las normas internacionales de protección radiológica no tienen esto en cuenta. Investigaciones recientes sugieren que existe un cierto umbral de radiación, por debajo del cual se aplica el principio “duro en el entrenamiento, fácil en la batalla”. Los autores del artículo creen que es necesario estudiar los mecanismos de adaptabilidad de las radio para poder ponerlas en servicio.

Formas de aumentar la radiorresistencia: 1) terapia génica, ingeniería genética múltiple, evolución experimental; 2) biobancos, tecnologías regenerativas, ingeniería de tejidos y órganos, renovación celular inducida, terapia celular; 3) radioprotectores, geroprotectores, antioxidantes; 4) hibernación; 5) componentes orgánicos deuterados; 6) selección médica de personas radiorresistentes.

El jefe del Laboratorio de Genética de la Esperanza de Vida y el Envejecimiento del MIPT, Miembro Correspondiente de la Academia Rusa de Ciencias, Doctor en Ciencias Biológicas, Alexey Moskalev, explica: “Nuestros estudios a largo plazo sobre los efectos de bajas dosis de radiación ionizante en la esperanza de vida Los experimentos con animales modelo han demostrado que pequeños efectos dañinos pueden estimular los sistemas de defensa de las células y del propio cuerpo (reparación del ADN, proteínas de choque térmico, eliminación de células no viables, inmunidad innata). Sin embargo, en el espacio, los humanos se encontrarán con una gama de dosis de radiación más amplia y peligrosa. Hemos acumulado una gran base de datos de geroprotectores. El conocimiento adquirido sugiere que muchos de ellos funcionan mediante el mecanismo de activación de capacidades de reserva y aumento de la resistencia al estrés. Es probable que ese estímulo ayude a los futuros colonizadores del espacio exterior”.

Ingeniería de astronautas

Además, la radiorresistencia difiere entre las personas: algunas son más resistentes a la radiación, otras menos. La selección médica de individuos radiorresistentes implica tomar muestras de células de candidatos potenciales y analizar exhaustivamente la radioadaptabilidad de estas células. Aquellos que sean más resistentes a la radiación volarán al espacio. Además, es posible realizar estudios de todo el genoma de personas que viven en áreas con alto nivel radiación de fondo o aquellos expuestos a ella por profesión. Las diferencias genómicas en personas que son menos susceptibles al cáncer y otras enfermedades relacionadas con la radiación podrán en el futuro aislarse e “inculcarse” a los astronautas utilizando métodos modernos Ingeniería genética como la edición del genoma.

Hay varias opciones en las que es necesario introducir genes para aumentar la radiorresistencia. En primer lugar, los genes antioxidantes ayudarán a proteger las células de las especies reactivas de oxígeno producidas por la radiación. Varios grupos experimentales ya han intentado con éxito reducir la sensibilidad a la radiación utilizando transgenes de este tipo. Sin embargo, este método no lo salvará de la exposición directa a la radiación, solo de la exposición indirecta.

Puede introducir genes para proteínas responsables de la reparación del ADN. Ya se han llevado a cabo experimentos de este tipo: algunos genes realmente ayudaron y otros provocaron una mayor inestabilidad genómica, por lo que esta área espera nuevas investigaciones.

Un método más prometedor es el uso de transgenes radioprotectores. Muchos organismos (como los tardígrados) tienen un alto grado de radiorresistencia y, si descubrimos qué genes y mecanismos moleculares hay detrás de esto, se podrán traducir a los humanos mediante terapia génica. Para matar el 50% de los tardígrados, se necesita una dosis de radiación 1000 veces mayor que la letal para los humanos. Recientemente se ha descubierto una proteína que se cree que es uno de los factores de dicha resistencia: el llamado supresor de daños Dsup. En un experimento con una línea celular humana, resultó que la introducción del gen Dsup reduce el daño en un 40%. Esto convierte al gen en un candidato prometedor para proteger a los humanos de la radiación.

Botiquín de primeros auxilios para luchadores

Los medicamentos que aumentan la defensa del cuerpo contra la radiación se denominan "radioprotectores". Hasta la fecha, sólo existe un radioprotector aprobado por la FDA. Pero las principales vías de señalización de las células que intervienen en los procesos de las patologías seniles también están implicadas en las respuestas a la radiación. En base a esto, los geroprotectores, medicamentos que reducen la tasa de envejecimiento y prolongan la esperanza de vida, también pueden servir como radioprotectores. Según las bases de datos Geroprotectors.org y DrugAge, existen más de 400 geroprotectores potenciales. Los autores creen que será útil revisar los medicamentos existentes para determinar sus propiedades geroprotectoras y radioprotectoras.

Dado que la radiación ionizante también actúa a través de especies reactivas de oxígeno, los absorbentes redox o, más simplemente, los antioxidantes como el glutatión, el NAD y su precursor NMN, pueden ayudar a hacer frente a la radiación. Estos últimos parecen estar jugando papel importante en respuesta al daño del ADN, por lo que son de gran interés desde el punto de vista de la protección contra la radiación y el envejecimiento.

Hipernación en hibernación

Poco después del lanzamiento de los primeros vuelos espaciales, el principal diseñador del programa espacial soviético, Sergei Korolev, comenzó a desarrollar un ambicioso proyecto para un vuelo tripulado a Marte. Su idea era poner a la tripulación en estado de hibernación durante los viajes espaciales largos. Durante la hibernación, todos los procesos del cuerpo se ralentizan. Los experimentos con animales muestran que en este estado aumenta la resistencia a factores extremos: temperaturas más bajas, dosis letales de radiación, sobrecargas, etc. En la URSS, el proyecto Marte se cerró tras la muerte de Sergei Korolev. Y actualmente, la Agencia Espacial Europea trabaja en el proyecto Aurora para vuelos a Marte y la Luna, que contempla la opción de hibernar a los astronautas. La ESA cree que la hibernación proporcionará mayor seguridad durante los vuelos automatizados de larga duración. Si hablamos de la futura colonización del espacio, entonces es más fácil transportar y proteger de la radiación un banco de células germinales criopreservadas que una población de personas "preparadas". Pero es evidente que esto no será en un futuro próximo, y quizás para entonces los métodos de radioprotección estén lo suficientemente desarrollados como para que la gente no tenga miedo al espacio.

Artillería pesada

Todos los compuestos orgánicos contienen enlaces carbono-hidrógeno (C-H). Sin embargo, es posible sintetizar compuestos que contengan deuterio, un análogo más pesado del hidrógeno, en lugar de hidrógeno. Debido a su mayor masa, los enlaces con el deuterio son más difíciles de romper. Sin embargo, el cuerpo está diseñado para trabajar con hidrógeno, por lo que si se reemplaza demasiado hidrógeno con deuterio, puede tener malas consecuencias. Se ha demostrado en varios organismos que la adición de agua deuterada aumenta la esperanza de vida y tiene efectos anticancerígenos, pero más del 20% de agua deuterada en la dieta comienza a tener efectos tóxicos. Los autores del artículo creen que se deben realizar ensayos preclínicos y buscar un umbral de seguridad.

Una alternativa interesante es sustituir no el hidrógeno, sino el carbono por un análogo más pesado. El 13 C es sólo un 8% más pesado que el 12 C, mientras que el deuterio es un 100% más pesado que el hidrógeno; estos cambios serán menos críticos para el cuerpo. Sin embargo, este método no protegerá contra la rotura de los enlaces N-H y O-H que mantienen unidas las bases del ADN. Además, la producción de 13 C es actualmente muy cara. Sin embargo, si se pueden reducir los costos de producción, la sustitución del carbono podría proporcionar protección humana adicional contra la radiación cósmica.

“El problema de la seguridad radiológica de los participantes en misiones espaciales pertenece a una clase de problemas muy complejos que no pueden resolverse en el marco de un centro científico ni siquiera de un país entero. Es por ello que decidimos reunir a especialistas de los principales centros de Rusia y de todo el mundo para conocer y consolidar su visión sobre las formas de solucionar este problema. En particular, entre los autores rusos del artículo se encuentran científicos de la FMBC que llevan su nombre. A.I. Burnazyan, Instituto de Problemas Biomédicos de la Academia de Ciencias de Rusia, MIPT y otras instituciones de fama mundial. Durante el trabajo en el proyecto, muchos de sus participantes se conocieron por primera vez y ahora planean continuar la investigación conjunta que habían comenzado”, concluye el coordinador del proyecto Ivan Ozerov, radiobiólogo, jefe del grupo de análisis de vías de señalización celular. en la startup Insilico de Skolkovo.

Diseñadora Elena Khavina, servicio de prensa del MIPT

07.12.2016

El rover Curiosity lleva a bordo un instrumento RAD para determinar la intensidad de la exposición a la radiación. Durante su vuelo a Marte, Curiosity midió la radiación de fondo y hoy los científicos que trabajan con la NASA hablan sobre estos resultados. Dado que el rover volaba en una cápsula y en su interior se encontraba el sensor de radiación, estas mediciones prácticamente corresponden al fondo de radiación que estará presente en una nave espacial tripulada.

El dispositivo RAD consta de tres obleas de silicio de estado sólido que actúan como detector. Además, tiene un cristal de yoduro de cesio, que se utiliza como centelleador. El RAD está posicionado para mirar hacia el cenit durante el aterrizaje y capturar un campo de 65 grados.

De hecho, se trata de un telescopio de radiación que detecta radiaciones ionizantes y partículas cargadas en un amplio rango.

La dosis equivalente de exposición a la radiación absorbida es 2 veces mayor que la dosis de la ISS.

Un vuelo de seis meses a Marte equivale aproximadamente a 1 año en órbita terrestre baja. Teniendo en cuenta que la duración total de la expedición debería ser de unos 500 días, las perspectivas no son optimistas.

Para los humanos, la radiación acumulada de 1 Sievert aumenta el riesgo de cáncer en un 5%. La NASA permite a sus astronautas acumular no más del 3% de riesgo o 0,6 Sievert a lo largo de sus carreras.

La esperanza de vida de los astronautas es inferior a la media de sus países. Al menos una cuarta parte de las muertes se deben al cáncer.

De los 112 que volaron cosmonautas rusos El 28 ya no está con nosotros. Cinco personas murieron: Yuri Gagarin, en el caza, Vladimir Komarov, Georgy Dobrovolsky, Vladislav Volkov y Viktor Patsayev, cuando regresaban de la órbita a la Tierra. Vasily Lazarev murió envenenado con alcohol de baja calidad.

De los 22 conquistadores restantes del océano estelar, la causa de la muerte de nueve fue la oncología. Anatoly Levchenko (47 años), Yuri Artyukhin (68), Lev Demin (72), Vladimir Vasyutin (50), Gennady Strekalov (64), Gennady Sarafanov (63), Konstantin Feoktistov (83), Vitaly Sevastyanov (75) murieron de cáncer). Razón oficial No se ha revelado la muerte de otro astronauta, que murió de cáncer. Para vuelos más allá de la Tierra, se seleccionan los más sanos y fuertes.

Así, nueve de los 22 astronautas que murieron de cáncer representan el 40,9%. Ahora veamos estadísticas similares para el país en su conjunto. El año pasado, 1 millón 768 mil 500 rusos abandonaron este mundo (datos de Rosstat). Al mismo tiempo, 173,2 mil murieron por causas externas (emergencias en el transporte, intoxicaciones por alcohol, suicidios, asesinatos). Eso deja 1 millón 595 mil 300. ¿Cuántos ciudadanos han muerto por la oncología? Respuesta: 265,1 mil personas. O el 16,6%. Comparemos: 40,9 y 16,6%. Resulta que los ciudadanos comunes y corrientes mueren de cáncer 2,5 veces menos que los astronautas.

No existe información similar sobre el cuerpo de astronautas estadounidenses. Pero incluso los datos fragmentarios indican que la oncología también afecta a los astronautas estadounidenses. Aquí hay una lista incompleta de víctimas de esta terrible enfermedad: John Swigert Jr. - cáncer de médula ósea, Donald Slayton - cáncer de cerebro, Charles Veach - cáncer de cerebro, David Walker - cáncer, Alan Shepard - leucemia, George Lowe - cáncer de colon, Ronald París - cerebro tumor cerebral

Durante un vuelo a la órbita terrestre, cada miembro de la tripulación recibe la misma cantidad de radiación que si hubiera sido examinado en una sala de rayos X entre 150 y 400 veces.

Teniendo en cuenta que la dosis diaria en la ISS es de hasta 1 mSv (la dosis anual permitida para los seres humanos en la Tierra), el período máximo que los astronautas pueden permanecer en órbita se limita a aproximadamente 600 días durante toda su carrera.

En Marte, la radiación debería ser aproximadamente dos veces menor que en el espacio, debido a la atmósfera y al polvo que contiene, es decir, corresponder al nivel de la ISS, pero los indicadores exactos aún no se han publicado. Los indicadores RAD durante los días de tormentas de polvo serán interesantes: descubriremos qué tan bueno es el polvo marciano como escudo contra la radiación.

Ahora el récord de permanencia en órbita cercana a la Tierra pertenece a Sergei Krikalev, de 55 años: tiene 803 días. Pero los recogió de forma intermitente; en total, realizó 6 vuelos entre 1988 y 2005.

La radiación en el espacio proviene principalmente de dos fuentes: del Sol, durante las erupciones y eyecciones coronales, y de los rayos cósmicos, que ocurren durante las explosiones de supernovas u otros eventos de alta energía en nuestra galaxia y otras galaxias.

En la ilustración: la interacción del “viento” solar y la magnetosfera de la Tierra.

Los rayos cósmicos constituyen la mayor parte de la radiación durante los viajes interplanetarios. Representan una proporción de radiación de 1,8 mSv por día. Sólo el tres por ciento de la radiación acumulada por Curiosity proviene del Sol. Esto también se debe al hecho de que el vuelo se desarrolló en un lugar relativamente tiempo de tranquilidad. Los brotes aumentan la dosis total y se acerca a los 2 mSv por día.

Los picos ocurren durante las erupciones solares.

Los medios técnicos actuales son más eficaces contra radiación solar, que tiene poca energía. Por ejemplo, se puede equipar una cápsula protectora donde los astronautas puedan esconderse durante las erupciones solares. Sin embargo, ni siquiera las paredes de aluminio de 30 cm protegerán de los rayos cósmicos interestelares. Los de plomo probablemente ayudarían mejor, pero esto aumentaría significativamente la masa del barco, lo que significa el costo de botarlo y acelerarlo.

Quizás tenga que recolectar interplanetario. astronave en órbita alrededor de la Tierra: cuelgue pesadas placas de plomo para protegerse contra la radiación. O utilizar la Luna para el montaje, donde el peso de la nave espacial será menor.

Mayoría medios efectivos Para minimizar la exposición a la radiación, es necesario desarrollar nuevos tipos de motores que reduzcan significativamente el tiempo de vuelo a Marte y de regreso. La NASA está trabajando actualmente en propulsión eléctrica solar y propulsión térmica nuclear. El primero puede, en teoría, acelerar hasta 20 veces más rápido que los motores químicos modernos, pero la aceleración será muy larga debido al bajo empuje. Se supone que un dispositivo con un motor de este tipo se enviará para remolcar un asteroide que la NASA quiere capturar y trasladar a la órbita lunar para su posterior visita de los astronautas.

Los avances más prometedores y alentadores en propulsión eléctrica se están llevando a cabo en el marco del proyecto VASIMR. Pero para viajar a Marte, los paneles solares no serán suficientes: necesitarás un reactor.

Un motor térmico nuclear desarrolla un impulso específico aproximadamente tres veces mayor que los tipos de cohetes modernos. Su esencia es simple: el reactor calienta el gas de trabajo (presumiblemente hidrógeno) a altas temperaturas sin el uso de un oxidante, que es necesario para los cohetes químicos. En este caso, el límite de temperatura de calentamiento está determinado únicamente por el material del que está hecho el motor.

Pero tal simplicidad también causa dificultades: el empuje es muy difícil de controlar. La NASA está intentando solucionar este problema, pero no considera una prioridad el desarrollo de sistemas de propulsión nuclear.

El uso de un reactor nuclear sigue siendo prometedor ya que parte de la energía podría usarse para generación campo electromagnético, que además protegería a los pilotos tanto de la radiación cósmica como de la radiación de su propio reactor. La misma tecnología haría rentable extraer agua de la Luna o de los asteroides, es decir, estimularía aún más el uso comercial del espacio.

Aunque ahora esto no es más que un razonamiento teórico, es posible que dicho esquema se convierta en la clave para un nuevo nivel de desarrollo. sistema solar.

Requisitos adicionales para microcircuitos espaciales y militares.

En primer lugar, existen mayores requisitos de confiabilidad (tanto del cristal como de la carcasa), resistencia a vibraciones y sobrecargas, humedad y el rango de temperatura es significativamente más amplio, porque equipo militar Debería funcionar tanto a -40 ° C como cuando se calienta a 100 ° C.

Entonces - resistencia a factores dañinos. explosión nuclear- EMR, gran dosis instantánea de radiación gamma/neutrón. Puede que no sea posible un funcionamiento normal en el momento de la explosión, pero al menos el dispositivo no debería sufrir daños irreversibles.

Y finalmente, si el microcircuito es para el espacio, la estabilidad de los parámetros a medida que la dosis total de radiación aumenta lentamente y la supervivencia después del encuentro con partículas de radiación cósmica fuertemente cargadas.

¿Cómo afecta la radiación a los microcircuitos?

En “trozos de partículas”, la radiación cósmica consta de un 90% de protones (es decir, iones de hidrógeno), un 7% de núcleos de helio (partículas alfa), ~1% de átomos más pesados ​​y ~1% de electrones. Bueno, las estrellas (incluido el Sol), los núcleos galácticos, vía Láctea- ilumina abundantemente todo no solo luz visible, pero también rayos X y radiación gamma. Durante las erupciones solares, la radiación del sol aumenta entre 1.000 y 1.000.000 de veces, lo que puede ser problema grave(tanto para las personas del futuro como para las naves espaciales actuales fuera de la magnetosfera terrestre).

No hay neutrones en la radiación cósmica por una razón obvia: los neutrones libres tienen una vida media de 611 segundos y se convierten en protones. Ni siquiera un neutrón puede llegar desde el Sol, excepto a una velocidad muy relativista. Una pequeña cantidad de neutrones llegan de la Tierra, pero son cosas menores.

Alrededor de la Tierra hay dos cinturones de partículas cargadas, los llamados cinturones de radiación: a una altitud de ~4000 km desde los protones y a una altitud de ~17000 km desde los electrones. Allí las partículas se mueven en órbitas cerradas, capturadas por el campo magnético de la Tierra. También existe una anomalía magnética brasileña: el cinturón de radiación interior se acerca a la Tierra, hasta una altitud de 200 km.

Electrones, gamma y rayos X.

Cuando la radiación gamma y de rayos X (incluida la radiación secundaria obtenida debido a la colisión de electrones con el cuerpo del dispositivo) pasa a través del microcircuito, una carga comienza a acumularse gradualmente en la puerta dieléctrica de los transistores y, en consecuencia, los parámetros de los transistores comienzan a cambiar lentamente: el voltaje umbral de los transistores y la corriente de fuga. Un microcircuito digital civil común puede dejar de funcionar normalmente después de 5000 rads (sin embargo, una persona puede dejar de funcionar después de 500-1000 rads).

Además, la radiación gamma y de rayos X hace que todas las uniones pn dentro del chip actúen como pequeñas " paneles solares“- y si en el espacio la radiación suele ser insuficiente para afectar en gran medida el funcionamiento del microcircuito, durante una explosión nuclear el flujo de radiación gamma y de rayos X puede ser suficiente para alterar el funcionamiento del microcircuito debido al efecto fotoeléctrico.

En una órbita baja de 300 a 500 km (donde vuela la gente), la dosis anual puede ser de 100 rads o menos, por lo que incluso durante 10 años la dosis acumulada será tolerada por los microcircuitos civiles. Pero en órbitas altas >1.000 km la dosis anual puede ser de 10.000 a 20.000 rad, y los microcircuitos convencionales acumularán una dosis letal en cuestión de meses.

Partículas pesadas cargadas (HCP): protones, partículas alfa e iones de alta energía.

Este es el mayor problema en la electrónica espacial: los cargadores de carga de alta energía tienen una energía tan alta que "perforan" el microcircuito (junto con el cuerpo del satélite) y dejan un "rastro" de carga detrás de ellos. EN mejor escenario esto puede provocar un error de software (0 se convierte en 1 o viceversa: alteración de un solo evento, SEU); en el peor de los casos, provocar un enganche del tiristor (enganche de un solo evento, SEL). En un chip bloqueado, la fuente de alimentación se cortocircuita a tierra, la corriente puede fluir muy alto y provocar la combustión del microcircuito. Si logra apagar la alimentación y conectarla antes de la combustión, todo funcionará como de costumbre.

Quizás esto sea exactamente lo que sucedió con Phobos-Grunt: según la versión oficial, los chips de memoria importados no resistentes a la radiación ya fallaron en la segunda órbita, y esto solo es posible debido a la radiación de alto voltaje (según el total acumulado). dosis de radiación en órbita baja, un chip civil podría haber funcionado durante mucho tiempo).

Es el bloqueo lo que limita el uso de chips terrestres convencionales en el espacio con todo tipo de trucos de software para aumentar la confiabilidad.

¿Qué pasa si proteges una nave espacial con plomo?

Las partículas con una energía de 3*1020 eV a veces nos llegan junto con los rayos cósmicos galácticos, es decir. 300.000.000 TeV. En unidades comprensibles para el ser humano, esto es aproximadamente 50 J, es decir en una partícula elemental la energía es como la de una bala de pistola deportiva de pequeño calibre.

Cuando una partícula de este tipo choca, por ejemplo, con un átomo de plomo que protege contra la radiación, simplemente la hace trizas. Los fragmentos también tendrán una energía gigantesca, y también destrozarán todo lo que encuentren a su paso. En última instancia, cuanto más gruesa sea la protección contra elementos pesados, más fragmentos y radiación secundaria recibiremos. El plomo sólo puede debilitar en gran medida la radiación relativamente suave de los reactores nucleares de la Tierra.

La radiación gamma de alta energía tiene un efecto similar: también es capaz de destrozar átomos pesados ​​debido a la reacción fotonuclear.

Los procesos que tienen lugar se pueden considerar tomando como ejemplo un tubo de rayos X.

Los electrones del cátodo vuelan hacia el ánodo desde metales pesados, y al chocar con él, se genera radiación de rayos X debido a la bremsstrahlung.

Cuando un electrón procedente de la radiación cósmica llegue a nuestra nave, nuestra protección radiológica se convertirá en un tubo de rayos X natural, junto a nuestros delicados microcircuitos y a los organismos vivos aún más delicados.

Debido a todos estos problemas, la protección radiológica hecha de elementos pesados, como en la Tierra, no se utiliza en el espacio. Usar protección principalmente que consiste en aluminio, hidrógeno (de varios polietilenos, etc.), ya que solo se puede descomponer en partículas subatómicas, y esto es mucho más difícil y dicha protección genera menos radiación secundaria.

Pero en cualquier caso, no existe protección contra partículas de alta energía; además, cuanto mayor sea la protección, mayor será la radiación secundaria de las partículas de alta energía, el espesor óptimo es de aproximadamente 2-3 mm de aluminio. Lo más difícil es una combinación de protección de hidrógeno y elementos ligeramente más pesados ​​(los llamados Graded-Z), pero esto no es mucho mejor que la protección pura de "hidrógeno". En general, la radiación cósmica se puede atenuar unas 10 veces, y eso es todo.

Original tomado de sokolov9686 en Entonces, ¿estaban los estadounidenses en la luna?...

A más de 24.000 kilómetros de altura sobre la Tierra, la radiación mata a todos los seres vivos

Como ya se mencionó, tan pronto como los estadounidenses comenzaron su programa espacial, su científico James Van Allen hecho lo suficiente descubrimiento importante. El primer satélite artificial estadounidense que pusieron en órbita era mucho más pequeño que el soviético, pero Van Allen pensó en colocarle un contador Geiger. Así, se confirmó oficialmente lo expresado a finales del siglo XIX. El destacado científico Nikola Tesla planteó la hipótesis de que la Tierra está rodeada por un cinturón de intensa radiación.

Fotografía de la Tierra realizada por el astronauta William Anders durante la misión Apolo 8 (archivos de la NASA)

Tesla, sin embargo, era considerado un gran excéntrico, e incluso loco, por la ciencia académica, por lo que sus hipótesis sobre el gigante generado por el Sol carga electrica Durante mucho tiempo estuvieron bajo la alfombra y el término “viento solar” no provocó más que sonrisas. Pero gracias a Van Allen, las teorías de Tesla revivieron. A instancias de Van Allen y varios otros investigadores, se descubrió que Los cinturones de radiación en el espacio comienzan a 800 km sobre la superficie de la Tierra y se extienden hasta 24.000 km. Dado que el nivel de radiación es más o menos constante, la radiación entrante debería ser aproximadamente igual a la radiación saliente. De lo contrario, se acumularía hasta “cocer” la Tierra, como en un horno, o se secaría. Al respecto, Van Allen escribió:

“Los cinturones de radiación se pueden comparar con un recipiente con fugas que se repone constantemente desde el Sol y se filtra a la atmósfera. Una gran parte de las partículas solares desborda el recipiente y salpica, especialmente en las zonas polares, dando lugar a auroras, tormentas magnéticas y otros fenómenos similares."

La radiación de los cinturones de Van Allen depende del viento solar. Además, parecen enfocar o concentrar esta radiación dentro de sí mismos. Pero como sólo pueden concentrar en sí mismos lo que proviene directamente del Sol, queda abierta una pregunta más: ¿cuánta radiación hay en el resto del cosmos?

NASA | Heliofísica | ¡El satélite ha descubierto un nuevo cinturón de radiación!

sobre los anillos de Van Allen 28.30 minutos la radiación lo mata todo

Hay muchos museos en Europa donde el regolito se exhibe en piezas bastante grandes para su visualización gratuita. Si no me crees, las direcciones de los museos están ahí, es fácil de comprobar.

Por ejemplo, aquí hay una piedra en la Cité de l'Espace de Toulouse:

Original tomado de diente V ¿Por qué la NASA oculta el “suelo lunar” al mundo entero?

Se cree que los estadounidenses trajeron 378 kg de suelo y rocas lunares de la Luna. Al menos eso es lo que dice la NASA. Son casi cuatro céntimos. Está claro que sólo los astronautas podrían transportar semejante cantidad de tierra: ninguna estación espacial puede hacerlo.

Las rocas han sido fotografiadas, transcritas y aparecen habitualmente como extras en las películas lunares de la NASA. En muchas de estas películas, el papel de experto y comentarista lo desempeña el astronauta y geólogo del Apolo 17, el Dr. Harrison Schmidt, quien supuestamente recogió personalmente muchas de estas piedras en la Luna.

Es lógico esperar que con tal riqueza lunar, Estados Unidos los sorprenda, los demuestre de todas las formas posibles, e incluso a alguien, y le regale entre 30 y 50 kilogramos de recompensa a su principal rival. Aquí, dicen, investigamos, nos aseguramos de nuestros éxitos... Pero por alguna razón esto simplemente no funciona. Nos dieron poca tierra. Pero "los suyos" (nuevamente, según la NASA) recibieron 45 kg de tierra y piedras lunares.

Es cierto que algunos investigadores especialmente meticulosos realizaron cálculos basándose en las publicaciones pertinentes de los centros científicos y no pudieron encontrar pruebas convincentes de que estos 45 kg hubieran llegado a los laboratorios ni siquiera de los científicos occidentales. Además, según ellos, resulta que actualmente no más de 100 g de suelo lunar americano viajan de laboratorio en laboratorio en el mundo, por lo que un investigador normalmente recibe medio gramo de roca.

Es decir, la NASA trata el suelo lunar como un caballero tacaño trata el oro: almacena los preciados céntimos en sus sótanos, en cofres cerrados con llave, entregando sólo unos miserables gramos a los investigadores. La URSS tampoco escapó a este destino.

En nuestro país en ese momento, la principal organización científica para todos los estudios del suelo lunar era el Instituto de Geoquímica de la Academia de Ciencias de la URSS (ahora GEOKHI RAS). El jefe del departamento de meteoritos de este instituto es el Dr. M.A. Nazarov informa: “Los estadounidenses transfirieron a la URSS 29,4 gramos (!) de regolito lunar (en otras palabras, polvo lunar) de todas las expediciones Apolo, y de nuestra colección de muestras “Luna-16, 20 y 24” se emitieron en el extranjero 30,2 gramo." De hecho, los estadounidenses intercambiaron con nosotros polvo lunar, que puede ser entregado por cualquier estación automática, aunque los astronautas tuvieron que haber traído adoquines pesados, y lo más interesante es mirarlos.

¿Qué va a hacer la NASA con el resto de las bondades lunares? Oh, es una "canción".

"En EE.UU. se decidió mantener la mayor parte de las muestras entregadas completamente intactas hasta que se desarrollen métodos nuevos y más avanzados para estudiarlas", escribe un experto Autores soviéticos, de cuya pluma se ha publicado más de un libro sobre suelo lunar.

“Es necesario consumir una cantidad mínima de material, dejando la mayor parte de cada muestra individual intacta y sin contaminar para que las futuras generaciones de científicos la estudien”, explica en la posición de la NASA el especialista estadounidense J. A. Wood.

Evidentemente, el especialista americano cree que nadie volará jamás a la Luna, ni ahora ni en el futuro. Y por eso necesitamos proteger los centros del suelo lunar mejor que nuestros ojos. Al mismo tiempo, los científicos modernos se sienten humillados: con sus instrumentos pueden examinar cada átomo único en esencia, pero se les niega la confianza: no han madurado. O no salieron con el hocico. La insistencia de la NASA en los futuros científicos parece más bien una excusa conveniente para ocultar el decepcionante hecho de que en sus almacenes no hay nada. rocas lunares, no céntimos de suelo lunar.

Otra cosa extraña: después de la finalización de los vuelos "lunares", la NASA de repente comenzó a experimentar una grave escasez de dinero para sus investigaciones.

Esto es lo que escribe uno de los investigadores estadounidenses en 1974: “Una parte importante de las muestras se almacenará como reserva en el centro de vuelos espaciales de Houston. Reducir la financiación reducirá el número de investigadores y ralentizará el ritmo de la investigación".

Después de gastar 25 mil millones de dólares para entregar muestras lunares, la NASA descubrió de repente que no quedaba dinero para su investigación...

También es interesante la historia del intercambio de suelo soviético y americano. He aquí un mensaje del 14 de abril de 1972, la principal publicación oficial del período soviético, el periódico Pravda:

“El 13 de abril, representantes de la NASA visitaron el Presidium de la Academia de Ciencias de la URSS. Se llevó a cabo la transferencia de muestras de suelo lunar de las entregadas a la Tierra por la estación automática soviética “Luna-20”. Al mismo tiempo, los científicos soviéticos recibieron una muestra de suelo lunar obtenida por la tripulación de la nave espacial estadounidense Apolo 15. El intercambio se realizó de conformidad con un acuerdo entre la Academia de Ciencias de la URSS y la NASA, firmado en enero de 1971”.

Ahora tenemos que cumplir los plazos.

julio de 1969 Los astronautas del Apolo 11 supuestamente trajeron 20 kg de suelo lunar. La URSS no dona nada de esta cantidad. A estas alturas, la URSS aún no dispone de suelo lunar.

septiembre de 1970 Nuestra estación Luna-16 entrega suelo lunar a la Tierra y, a partir de ahora, los científicos soviéticos tienen algo que ofrecer a cambio. Esto coloca a la NASA en una posición difícil. Pero la NASA espera que a principios de 1971 pueda entregar automáticamente su suelo lunar a la Tierra y, con esto en mente, en enero de 1971 ya se concluyó un acuerdo de intercambio. Pero el intercambio en sí no se lleva a cabo hasta dentro de 10 meses. Al parecer algo salió mal con la entrega automática en EE.UU. Y los estadounidenses están empezando a dar largas al asunto.

julio de 1971 En orden buena voluntad La URSS transfiere unilateralmente 3 g de suelo del Luna 16 a Estados Unidos, pero no recibe nada de Estados Unidos, aunque el acuerdo de intercambio se firmó hace seis meses y la NASA supuestamente ya tiene en sus almacenes 96 kg de suelo lunar (del Apolo 11, Apolo 12 y Apolo 14). Pasan otros 9 meses.

abril de 1972 La NASA finalmente entrega una muestra de suelo lunar. Supuestamente fue entregado por la tripulación de la nave espacial estadounidense Apolo 15, aunque ya han pasado 8 meses desde el vuelo del Apolo 15 (julio de 1971). En ese momento, la NASA supuestamente ya tenía 173 kg de rocas lunares (de Apolo 11, Apolo 12, Apolo 14 y Apolo 15) en sus almacenes.

Los científicos soviéticos obtienen de estas riquezas una determinada muestra, cuyos parámetros no aparecen en el periódico Pravda. Pero gracias al Dr. M.A. Nazarov, sabemos que esta muestra estaba formada por regolito y no superaba los 29 g de masa.

Es muy probable que hasta julio de 1972 Estados Unidos no tuviera suelo lunar real. Al parecer, en algún momento de la primera mitad de 1972, los estadounidenses adquirieron los primeros gramos de suelo lunar real, que fue entregado automáticamente desde la Luna. Sólo entonces la NASA mostró su disposición a realizar un intercambio.

y en últimos años El suelo lunar de los estadounidenses (más precisamente, lo que hacen pasar por suelo lunar) comenzó a desaparecer por completo. En el verano de 2002, una gran cantidad de muestras de sustancia lunar (una caja fuerte que pesaba casi 3 céntimos) desapareció de los almacenes del museo del Centro Espacial Estadounidense de la NASA. Johnson en Houston.

¿Alguna vez has intentado robar una caja fuerte de 300 kg del centro espacial? Y no lo intentes: es un trabajo demasiado duro y peligroso. Pero los ladrones, tras cuyo rastro la policía lo encontró sorprendentemente rápido, lo consiguieron fácilmente. Tiffany Fowler y Ted Roberts, que trabajaron en el edificio durante el período de su desaparición, fueron arrestados por agentes especiales del FBI y la NASA en un restaurante de Florida. Posteriormente, el tercer cómplice, Shae Saur, fue detenido en Houston, y luego el cuarto partícipe del crimen, Gordon Mac Water, quien contribuyó al transporte de bienes robados. Los ladrones pretendían vender pruebas de valor incalculable de la misión lunar de la NASA a un precio de entre 1.000 y 5.000 dólares el gramo a través de la página web de un club de mineralogía de Amberes (Holanda). El valor de los bienes robados, según información procedente del exterior, ascendió a más de un millón de dólares.

Unos años más tarde, una nueva desgracia. En Estados Unidos, en la zona de Virginia Beach, dos pequeñas cajas de plástico selladas en forma de disco con muestras de meteoritos y sustancias lunares, a juzgar por las marcas que tenían, fueron robadas de un automóvil por ladrones desconocidos. Muestras de este tipo, informa Space, son transferidas por la NASA a instructores especiales “con fines de entrenamiento”. Antes de recibir dichas muestras, los profesores reciben una formación especial, durante la cual se les enseña cómo manejar adecuadamente este tesoro nacional de Estados Unidos. Y resulta que el "tesoro nacional" es muy fácil de robar... Aunque esto no parece un robo, sino un robo preparado para deshacerse de las pruebas: sin fundamento, sin preguntas "inconvenientes".

Desde su aparición en la Tierra, todos los organismos han existido, desarrollado y evolucionado bajo una exposición constante a la radiación. La radiación es igual de natural fenómeno natural, como viento, mareas, lluvia, etc.

La radiación de fondo natural (NBR) estuvo presente en la Tierra en todas las etapas de su formación. Estuvo allí mucho antes de que apareciera la vida y luego la biosfera. La radiactividad y la radiación ionizante que la acompaña fueron un factor que influyó estado actual biosfera, evolución de la Tierra, vida en la Tierra y composición elemental del Sistema Solar. Cualquier organismo está expuesto a la radiación de fondo característica de un área determinada. Hasta la década de 1940 fue causado por dos factores: la desintegración de los radionucleidos origen natural, ubicado tanto en el hábitat de un organismo determinado, como en el propio organismo, y por los rayos cósmicos.

Las fuentes de radiación natural (natural) son radionucleidos espaciales y naturales contenidos en forma y concentración naturales en todos los objetos de la biosfera: suelo, agua, aire, minerales, organismos vivos, etc. Cualquiera de los objetos que nos rodean y a nosotros mismos en sentido absoluto. Las palabras son radiactivas.

La principal dosis de radiación a la población. globo recibe de fuentes naturales de radiación. La mayoría de ellos son tales que es absolutamente imposible evitar la exposición a su radiación. A lo largo de la historia de la Tierra diferentes tipos La radiación penetra la superficie terrestre desde el espacio y proviene de sustancias radiactivas ubicadas en la corteza terrestre. Una persona está expuesta a la radiación de dos maneras. Las sustancias radiactivas pueden estar fuera del cuerpo e irradiarlo desde el exterior (en este caso hablamos de irradiación externa) o pueden acabar en el aire que respira una persona, en los alimentos o en el agua y entrar en el cuerpo (este método de irradiación se llama interna).

Cualquier habitante de la Tierra está expuesto a la radiación de fuentes naturales de radiación. Esto depende, en parte, de dónde vive la gente. Los niveles de radiación en algunos lugares del mundo, especialmente donde se encuentran rocas radiactivas, son significativamente más altos que el promedio, y en otros lugares son más bajos. Las fuentes terrestres de radiación son colectivamente responsables de la mayor parte de la radiación a la que los humanos están expuestos debido a radiación natural. En promedio, proporcionan más de 5/6 de la dosis equivalente efectiva anual que recibe la población, debido principalmente a la exposición interna. El resto lo aportan los rayos cósmicos, principalmente a través de la irradiación externa.

El fondo de radiación natural está formado por radiación cósmica (16%) y radiación creada por radionucleidos dispersos en la naturaleza contenidos en la corteza terrestre, el aire superficial, el suelo, el agua, las plantas, los alimentos, en organismos animales y humanos (84%). La radiación de fondo tecnogénica se asocia principalmente con el procesamiento y movimiento de rocas, la combustión. carbón, petróleo, gas y otros combustibles fósiles, así como pruebas armas nucleares y la energía nuclear.

La radiación natural de fondo es un factor ambiental integral que tiene un impacto significativo en la vida humana. La radiación natural de fondo varía ampliamente en las diferentes regiones de la Tierra. La dosis equivalente en el cuerpo humano es de media 2 mSv = 0,2 rem. El desarrollo evolutivo muestra que en condiciones naturales se proporcionan condiciones óptimas para la vida de humanos, animales y plantas. Por lo tanto, al evaluar el peligro causado por radiación ionizante, es esencial conocer la naturaleza y los niveles de exposición de diversas fuentes.

Dado que los radionucleidos, como cualquier átomo, forman ciertos compuestos en la naturaleza y, de acuerdo con su propiedades quimicas forman parte de ciertos minerales, la distribución de los radionucleidos naturales en la corteza terrestre es desigual. La radiación cósmica, como se mencionó anteriormente, también depende de varios factores y puede diferir varias veces. Por tanto, la radiación natural de fondo es diferente en diferentes lugares del mundo. A esto se debe la convención del concepto de “fondo de radiación normal”: con la altitud sobre el nivel del mar, el fondo aumenta debido a la radiación cósmica, en lugares donde salen a la superficie granitos o arenas ricas en torio, la radiación de fondo también es mayor. , etcétera. Por tanto, sólo podemos hablar del fondo de radiación natural promedio para una determinada zona, territorio, país, etc.

La dosis efectiva promedio que recibe un habitante de nuestro planeta de fuentes naturales por año es 2,4 mSv .

Aproximadamente 1/3 de esta dosis se forma debido a la radiación externa (aproximadamente a partes iguales del espacio y de los radionucleidos) y 2/3 se debe a la radiación interna, es decir, los radionucleidos naturales ubicados dentro de nuestro cuerpo. La actividad humana específica promedio es de aproximadamente 150 Bq/kg. La radiación natural de fondo (exposición externa) al nivel del mar tiene un promedio de aproximadamente 0,09 μSv/h. Esto corresponde a aproximadamente 10 µR/h.

Radiación cósmica Es una corriente de partículas ionizantes que cae a la Tierra desde el espacio exterior. La composición de la radiación cósmica incluye:

La radiación cósmica consta de tres componentes que difieren en origen:

1) radiación de partículas capturadas por el campo magnético de la Tierra;

2) radiación cósmica galáctica;

3) radiación corpuscular del sol.

Radiación de partículas cargadas capturadas por el campo magnético de la Tierra: a una distancia de 1,2 a 8 radios terrestres se encuentran los llamados cinturones de radiación que contienen protones con una energía de 1 a 500 MeV (principalmente 50 MeV), electrones con una energía de aproximadamente 0,1 -0,4 MeV y una pequeña cantidad de partículas alfa.

Compuesto. Los rayos cósmicos galácticos están compuestos principalmente de protones (79%) y partículas alfa (20%), lo que refleja la abundancia de hidrógeno y helio en el Universo. De los iones pesados, los iones de hierro son los de mayor importancia debido a su intensidad relativamente alta y su gran número atómico.

Origen. Las fuentes de los rayos cósmicos galácticos son las llamaradas estelares, las explosiones de supernovas, la aceleración de púlsares, las explosiones de núcleos galácticos, etc.

Tiempo de vida. La vida útil de las partículas en la radiación cósmica es de unos 200 millones de años. El confinamiento de partículas se produce debido al campo magnético del espacio interestelar.

Interacción con la atmósfera. . Al entrar en la atmósfera, los rayos cósmicos interactúan con átomos de nitrógeno, oxígeno y argón. Las partículas chocan con los electrones con más frecuencia que con los núcleos, pero las partículas de alta energía pierden poca energía. En las colisiones con núcleos, las partículas casi siempre son eliminadas del flujo, por lo que el debilitamiento de la radiación primaria se debe casi en su totalidad a reacciones nucleares.

Cuando los protones chocan con los núcleos, los neutrones y los protones salen de los núcleos y se producen reacciones de fisión nuclear. Las partículas secundarias resultantes tienen una energía significativa y por sí mismas inducen las mismas reacciones nucleares, es decir, se forma toda una cascada de reacciones, se forma la llamada amplia lluvia atmosférica. Una sola partícula primordial de alta energía puede producir una lluvia de diez generaciones sucesivas de reacciones que producen millones de partículas.

Los nuevos núcleos y nucleones, que constituyen el componente nuclear activo de la radiación, se forman principalmente en las capas superiores de la atmósfera. En su parte inferior, el flujo de núcleos y protones se debilita significativamente debido a colisiones nucleares y mayores pérdidas por ionización. Al nivel del mar genera sólo un pequeño porcentaje de la tasa de dosis.

Radionucleidos cosmogénicos

Como resultado de reacciones nucleares que ocurren bajo la influencia de los rayos cósmicos en la atmósfera y parcialmente en la litosfera, se forman núcleos radiactivos. De estos, la mayor contribución a la creación de dosis la realizan (emisores β: 3 H (T 1/2 = 12,35 años), 14 C (T 1/2 = 5730 años), 22 Na (T 1/2 = 2,6 años) - ingresa al cuerpo humano con los alimentos Como se desprende de los datos presentados, la mayor contribución a la radiación la realiza el carbono-14. Un adulto consume ~ 95 kg de carbono por año con los alimentos.

La radiación solar, compuesta por radiación electromagnética hasta el rango de los rayos X, protones y partículas alfa;

Los tipos de radiación enumerados son primarios; desaparecen casi por completo a una altitud de unos 20 km debido a la interacción con las capas superiores de la atmósfera. En este caso, se forma radiación cósmica secundaria, que llega a la superficie de la Tierra y afecta a la biosfera (incluido el hombre). La radiación secundaria incluye neutrones, protones, mesones, electrones y fotones.

La intensidad de la radiación cósmica depende de varios factores:

Cambios en el flujo de radiación galáctica,

actividad solar,

latitud geográfica,

Altitud sobre el nivel del mar.

Dependiendo de la altitud, la intensidad de la radiación cósmica aumenta considerablemente.

Radionucleidos de la corteza terrestre.

En la corteza terrestre se encuentran dispersos isótopos de larga vida (con una vida media de miles de millones de años), que no tuvieron tiempo de desintegrarse durante la existencia de nuestro planeta. Probablemente se formaron simultáneamente con la formación de los planetas del Sistema Solar (los isótopos de vida relativamente corta se desintegraron por completo). Estos isótopos se denominan sustancias radiactivas naturales, es decir, aquellas que se formaron y se reforman constantemente sin intervención humana. A medida que se desintegran, forman isótopos intermedios, también radiactivos.

Las fuentes externas de radiación son más de 60 radionucleidos naturales que se encuentran en la biosfera de la Tierra. Los elementos radiactivos naturales están contenidos en cantidades relativamente pequeñas en todas las capas y el núcleo de la Tierra. Importancia especial para los humanos tenemos elementos radiactivos de la biosfera, es decir. esa parte de la capa de la Tierra (lito, hidro y atmósfera) donde se encuentran los microorganismos, las plantas, los animales y los humanos.

Durante miles de millones de años hubo un proceso constante de desintegración radiactiva de núcleos atómicos inestables. Como resultado de esto, la radiactividad total de la materia y las rocas de la Tierra disminuyó gradualmente. Los isótopos de vida relativamente corta se desintegraron por completo. Se han conservado principalmente elementos con vidas medias medidas en miles de millones de años, así como productos secundarios de desintegración radiactiva de vida relativamente corta, que forman sucesivas cadenas de transformaciones, las llamadas familias. elementos radiactivos. En la corteza terrestre, los radionucleidos naturales pueden estar más o menos uniformemente dispersos o concentrados en forma de depósitos.

Radionucleidos naturales (naturales) se puede dividir en tres grupos:

Radionucleidos pertenecientes a familias radiactivas (series),

Otros radionucleidos (que no pertenecen a familias radiactivas) que pasaron a formar parte de la corteza terrestre durante la formación del planeta,

Los radionucleidos se formaron bajo la influencia de la radiación cósmica.

Durante la formación de la Tierra, los radionucleidos, junto con los nucleidos estables, también pasaron a formar parte de su corteza. La mayoría de estos radionucleidos pertenecen a las llamadas familias (series) radiactivas. Cada serie representa una cadena de transformaciones radiactivas sucesivas, cuando el núcleo formado durante la desintegración del núcleo principal también, a su vez, se desintegra, generando nuevamente un núcleo inestable, etc. El comienzo de dicha cadena es un radionucleido que no se forma a partir de otro radionucleido, pero está contenido en la corteza terrestre y la biosfera desde el momento de su nacimiento. Este radionúclido se llama ancestro y toda la familia (serie) lleva su nombre. En total, hay tres ancestros en la naturaleza: uranio-235, uranio-238 y torio-232 y, en consecuencia, tres series radiactivas: dos uranio y torio. Todas las series terminan con isótopos estables de plomo.

El torio tiene la vida media más larga (14 mil millones de años), por lo que se ha conservado casi por completo desde la acreción de la Tierra. El uranio-238 se desintegró en gran medida, la gran mayoría del uranio-235 se desintegró y el isótopo neptunio-232 se desintegró por completo. Por esta razón, hay mucho torio en la corteza terrestre (casi 20 veces más que uranio) y uranio-235 es 140 veces menos que uranio-238. Dado que el antepasado de la cuarta familia (neptunio) se ha desintegrado por completo desde la acreción de la Tierra, está casi ausente de las rocas. Se ha encontrado neptunio en pequeñas cantidades en minerales de uranio. Pero su origen es secundario y se debe al bombardeo de núcleos de uranio-238 por neutrones de rayos cósmicos. El neptunio ahora se produce mediante reacciones nucleares artificiales. Para un ecologista no tiene ningún interés.

Aproximadamente el 0,0003% (según diversas fuentes, 0,00025-0,0004%) de la corteza terrestre es uranio. Es decir, un metro cúbico del suelo más común contiene una media de 5 gramos de uranio. Hay lugares donde esta cantidad es miles de veces mayor: estos son los depósitos de uranio. Un metro cúbico de agua de mar contiene aproximadamente 1,5 mg de uranio. esta naturaleza elemento químico Está representado por dos isótopos: 238U y 235U, cada uno de los cuales es el antepasado de su propia serie radiactiva. La gran mayoría del uranio natural (99,3%) es uranio-238. Este radionucleido es muy estable, la probabilidad de su desintegración (es decir, desintegración alfa) es muy pequeña. Esta probabilidad se caracteriza por una vida media de 4.500 millones de años. Es decir, desde la formación de nuestro planeta, su cantidad se ha reducido a la mitad. De esto se deduce, a su vez, que la radiación de fondo en nuestro planeta solía ser mayor. Cadenas de transformaciones radiactivas que generan radionucleidos naturales de la serie del uranio:

La serie radiactiva incluye tanto radionucleidos de vida larga (es decir, radionucleidos con una vida media larga) como radionucleidos de vida corta, pero todos los radionucleidos de la serie existen en la naturaleza, incluso aquellos que se desintegran rápidamente. Esto se debe al hecho de que con el tiempo se ha establecido un equilibrio (el llamado "equilibrio secular"): la tasa de desintegración de cada radionucleido es igual a la tasa de su formación.

Existen radionucleidos naturales que penetraron en la corteza terrestre durante la formación del planeta y que no pertenecen a la serie del uranio ni del torio. En primer lugar, es potasio-40. El contenido de 40 K en la corteza terrestre es aproximadamente del 0,00027% (masa), la vida media es de 1,3 mil millones de años. El nucleido hijo, el calcio-40, es estable. El potasio-40 se encuentra en cantidades significativas en plantas y organismos vivos y contribuye de manera significativa a la dosis total de radiación interna para los humanos.

El potasio natural contiene tres isótopos: potasio-39, potasio-40 y potasio-41, de los cuales sólo el potasio-40 es radiactivo. La proporción cuantitativa de estos tres isótopos en la naturaleza es la siguiente: 93,08%, 0,012% y 6,91%.

El potasio-40 se descompone de dos maneras. Aproximadamente el 88% de sus átomos experimentan radiación beta y se convierten en átomos de calcio-40. El 12% restante de los átomos, que experimentan captura de K, se convierten en átomos de argón-40. El método potasio-argón para determinar la edad absoluta de rocas y minerales se basa en esta propiedad del potasio-40.

El tercer grupo de radionucleidos naturales está formado por radionucleidos cosmogénicos. Estos radionucleidos se forman bajo la influencia de la radiación cósmica de nucleidos estables como resultado de reacciones nucleares. Estos incluyen tritio, berilio-7, carbono-14, sodio-22. Por ejemplo, reacciones nucleares para formar tritio y carbono-14 a partir de nitrógeno bajo la influencia de neutrones cósmicos:

El carbono ocupa un lugar especial entre los radioisótopos naturales. El carbono natural está formado por dos isótopos estables, entre los que predomina el carbono-12 (98,89%). El resto es casi en su totalidad carbono-13 (1,11%).

Además de los isótopos estables del carbono, se conocen cinco isótopos radiactivos más. Cuatro de ellos (carbono-10, carbono-11, carbono-15 y carbono-16) tienen vidas medias muy cortas (segundos y fracciones de segundo). Un quinto radioisótopo, el carbono 14, tiene una vida media de 5.730 años.

En la naturaleza, la concentración de carbono-14 es extremadamente baja. Por ejemplo, en las plantas modernas hay un átomo de este isótopo por cada 10 9 átomos de carbono-12 y carbono-13. Sin embargo, con la llegada de las armas atómicas y la tecnología nuclear, el carbono 14 se produce artificialmente mediante la interacción de neutrones lentos con el nitrógeno atmosférico, por lo que su cantidad crece constantemente.

Existe cierta convención sobre qué entorno se considera "normal". Así, dado que la dosis efectiva anual “media planetaria” por persona es de 2,4 mSv, en muchos países este valor es de 7 a 9 mSv/año. Es decir, desde tiempos inmemoriales, millones de personas han vivido en condiciones de cargas de dosis naturales varias veces superiores al promedio estadístico. Los estudios médicos y las estadísticas demográficas muestran que esto no afecta de ninguna manera sus vidas, no tiene ningún efecto influencia negativa sobre su salud y la de su descendencia.

Hablando de la convencionalidad del concepto de fondo natural "normal", también podemos señalar una serie de lugares del planeta donde el nivel de radiación natural supera el promedio estadístico no sólo varias veces, sino también decenas de veces (tabla); decenas y cientos de miles de habitantes están expuestos a este efecto. Y esta también es la norma, esto tampoco afecta de ninguna manera su salud. Además, muchas zonas con una mayor radiación ambiental han sido durante siglos lugares de turismo de masas (costas marinas) y centros turísticos reconocidos (Aguas Minerales del Cáucaso, Karlovy Vary, etc.).

Como ya se mencionó, tan pronto como los estadounidenses comenzaron su programa espacial, su científico James Van Allen hizo un descubrimiento bastante importante. El primer satélite artificial estadounidense que pusieron en órbita era mucho más pequeño que el soviético, pero Van Allen pensó en colocarle un contador Geiger. Así, se confirmó oficialmente lo expresado a finales del siglo XIX. El destacado científico Nikola Tesla planteó la hipótesis de que la Tierra está rodeada por un cinturón de intensa radiación.

Fotografía de la Tierra por el astronauta William Anders

durante la misión Apolo 8 (archivos de la NASA)

Tesla, sin embargo, era considerado un gran excéntrico, e incluso un loco por la ciencia académica, por lo que sus hipótesis sobre la gigantesca carga eléctrica generada por el Sol quedaron archivadas durante mucho tiempo, y el término “viento solar” no provocó más que sonrisas. . Pero gracias a Van Allen, las teorías de Tesla revivieron. A instancias de Van Allen y otros investigadores, se estableció que los cinturones de radiación en el espacio comienzan a 800 km sobre la superficie de la Tierra y se extienden hasta 24.000 km. Dado que el nivel de radiación es más o menos constante, la radiación entrante debería ser aproximadamente igual a la radiación saliente. De lo contrario, se acumularía hasta “cocer” la Tierra, como en un horno, o se secaría. En esta ocasión, Van Allen escribió: “Los cinturones de radiación se pueden comparar con un recipiente con fugas, que se repone constantemente desde el Sol y fluye hacia la atmósfera. Una gran parte de las partículas solares desborda el barco y salpica, especialmente en las zonas polares, lo que provoca auroras polares, tormentas magnéticas y otros fenómenos similares”.

La radiación de los cinturones de Van Allen depende del viento solar. Además, parecen enfocar o concentrar esta radiación dentro de sí mismos. Pero como sólo pueden concentrar en sí mismos lo que proviene directamente del Sol, queda abierta una pregunta más: ¿cuánta radiación hay en el resto del cosmos?

Órbitas de partículas atmosféricas en la exosfera.(dic.academic.ru)

La Luna no tiene cinturones de Van Allen. Ella tampoco tiene una atmósfera protectora. Está abierto a todos los vientos solares. Si durante la expedición lunar se hubiera producido una fuerte erupción solar, un colosal flujo de radiación habría incinerado tanto a las cápsulas como a los astronautas en la parte de la superficie lunar donde pasaban el día. Esta radiación no sólo es peligrosa: ¡es mortal!

En 1963, los científicos soviéticos le dijeron al renombrado astrónomo británico Bernard Lovell que no conocían una manera de proteger a los astronautas de los efectos mortales de la radiación cósmica. Esto significaba que incluso las carcasas metálicas mucho más gruesas de los dispositivos rusos no podían hacer frente a la radiación. ¿Cómo podría el metal más delgado (casi como una lámina) utilizado en las cápsulas estadounidenses proteger a los astronautas? La NASA sabía que esto era imposible. Los monos espaciales murieron menos de 10 días después de regresar, pero la NASA nunca nos lo dijo la verdadera razón su muerte.

Mono-astronauta (archivo RGANT)

La mayoría de las personas, incluso aquellas que conocen el espacio, no son conscientes de la existencia de radiación mortal que impregna sus extensiones. Por extraño que parezca (o tal vez sólo por razones que se pueden adivinar), en la "Enciclopedia ilustrada de tecnología espacial" estadounidense la frase "radiación cósmica" no aparece ni una sola vez. Y, en general, los investigadores estadounidenses (especialmente los asociados con la NASA) evitan este tema a kilómetros de distancia.

Mientras tanto, Lovell, después de hablar con colegas rusos que conocían bien la radiación cósmica, envió la información que tenía al administrador de la NASA, Hugh Dryden, pero él la ignoró.

Uno de los astronautas que supuestamente visitó la Luna, Collins, mencionó la radiación cósmica sólo dos veces en su libro:

"Al menos la Luna estaba mucho más allá de los cinturones de Van Allen de la Tierra, lo que significaba una buena dosis de radiación para quienes iban allí y una dosis letal para quienes se quedaban allí".

“Por tanto, los cinturones de radiación de Van Allen que rodean la Tierra y la posibilidad de que se produzcan erupciones solares requieren comprensión y preparación para evitar exponer a la tripulación a mayores dosis de radiación”.

Entonces, ¿qué significa “comprender y preparar”? ¿Significa esto que más allá de los cinturones de Van Allen, el resto del espacio está libre de radiación? ¿O la NASA tenía una estrategia secreta para protegerse de las erupciones solares después de tomar la decisión final sobre la expedición?

La NASA afirmó que podía predecir simplemente las erupciones solares y, por lo tanto, envió astronautas a la Luna cuando no se esperaban erupciones y el peligro de radiación para ellos era mínimo.

Mientras Armstrong y Aldrin trabajaban en el espacio exterior

en la superficie de la luna, Michael Collins

puesto en órbita (archivo de la NASA)

Sin embargo, otros expertos afirman: “Sólo es posible predecir la fecha aproximada de la futura radiación máxima y su densidad”.

Sin embargo, el cosmonauta soviético Leonov viajó al espacio exterior en 1966, aunque con un traje de plomo superpesado. Pero después de sólo tres años astronautas americanos Saltó a la superficie de la Luna, y nada con trajes espaciales superpesados, ¡sino todo lo contrario! ¿Quizás a lo largo de los años los especialistas de la NASA lograron encontrar algún tipo de material ultraligero que proteja de manera confiable contra la radiación?

Sin embargo, los investigadores descubren de repente que al menos el Apolo 10, el Apolo 11 y el Apolo 12 partieron precisamente durante los períodos en los que el número de manchas solares y la actividad solar correspondiente se acercaba a su máximo. El máximo teórico generalmente aceptado del ciclo solar 20 duró desde diciembre de 1968 hasta diciembre de 1969. Durante este período, las misiones Apolo 8, Apolo 9, Apolo 10, Apolo 11 y Apolo 12 supuestamente se movieron más allá de la zona de protección de los cinturones de Van Allen y entraron en el espacio cislunar.

Un estudio más detallado de los gráficos mensuales mostró que las erupciones solares individuales son un fenómeno aleatorio que ocurre espontáneamente durante un ciclo de 11 años. También sucede que durante el período "bajo" del ciclo se produce una gran cantidad de brotes en un corto período de tiempo, y durante el período "alto", un número muy pequeño. Pero lo importante es que pueden producirse brotes muy fuertes en cualquier momento del ciclo.

Durante la era Apolo, los astronautas estadounidenses pasaron un total de casi 90 días en el espacio. Dado que la radiación de las erupciones solares impredecibles llega a la Tierra o a la Luna en menos de 15 minutos, la única forma de protegerse contra ella sería utilizar contenedores de plomo. Pero si la potencia del cohete fuera suficiente para levantar tales sobrepeso Entonces, ¿por qué fue necesario ir al espacio en cápsulas diminutas (literalmente, de 0,1 mm de aluminio) a una presión de 0,34 atmósferas?

Esto a pesar de que incluso una fina capa protectora, llamada “mylar”, según la tripulación del Apolo 11, resultó ser tan pesada que hubo que retirarla urgentemente del módulo lunar.

Parece que la NASA seleccionó tipos especiales para las expediciones lunares, aunque adaptados a las circunstancias, no fabricados de acero, sino de plomo. El investigador estadounidense del problema, Ralph Rene, no fue demasiado vago para calcular con qué frecuencia cada una de las expediciones lunares supuestamente completadas debería haberse visto afectada por la actividad solar.

Por cierto, uno de los empleados autorizados de la NASA (distinguido físico, por cierto) Bill Modlin, en su trabajo "Perspectivas de viajes interestelares", informó con franqueza: "Las llamaradas solares pueden emitir protones GeV en el mismo rango de energía que la mayoría de los cósmicos". partículas, pero mucho más intensas. Un peligro particular es el aumento de su energía con una mayor radiación, ya que los protones GeV penetran varios metros de material... Las llamaradas solares (o estelares) con emisión de protones son un peligro muy grave que se produce periódicamente en el espacio interplanetario, lo que proporciona una radiación dosis de cientos de miles de roentgens en unas pocas horas a la distancia del Sol a la Tierra. Esta dosis es letal y millones de veces superior a la permitida. La muerte puede ocurrir después de 500 roentgens en un corto período de tiempo”.

Sí, los valientes estadounidenses tuvieron que brillar peor que la cuarta unidad de potencia de Chernobyl. "Las partículas cósmicas son peligrosas, vienen de todas direcciones y requieren un mínimo de dos metros de protección densa alrededor de cualquier organismo vivo". Pero las cápsulas espaciales que la NASA muestra hasta el día de hoy tenían poco más de 4 m de diámetro. Con el grosor de las paredes recomendado por Modlin, los astronautas, incluso sin ningún equipo, no habrían cabido en ellas, sin mencionar el hecho de que no habría suficiente combustible para levantar tales cápsulas. Pero, obviamente, ni los dirigentes de la NASA ni los astronautas que enviaron a la Luna leyeron los libros de sus colegas y, felizmente sin saberlo, superaron todas las espinas del camino hacia las estrellas.

Sin embargo, ¿tal vez la NASA realmente desarrolló algún tipo de trajes espaciales ultra confiables para ellos, utilizando material ultraligero (obviamente, muy secreto) que protege contra la radiación? Pero ¿por qué no se utilizó en ningún otro lugar, como dicen, con fines pacíficos? Bueno, está bien, no querían ayudar a la URSS con Chernobyl: después de todo, la perestroika aún no había comenzado. Pero, por ejemplo, en 1979 en los mismos Estados Unidos en la central nuclear de Three Mile Island hubo una accidente mayor unidad del reactor, lo que provocó la fusión del núcleo del reactor. Entonces, ¿por qué los liquidadores estadounidenses no utilizaron trajes espaciales basados ​​en la tan publicitada tecnología de la NASA, que costaron nada menos que 7 millones de dólares, para eliminar esta mina nuclear de acción retardada en su territorio?