Transcript Влияние на радиацията върху екипажа при полети на голяма
Slide 1
Автори: Жаклин Арнаудова, Борислав Иванов
Гимназия „Васил Левски”, Ямбол
Начало
Slide 2
Напред
Slide 3
Видове радиация
• Радиация (излъчване, лъчение, лъчи) — разпространение
на енергия във формата на вълни или частици.
Радиацията е разделена в две категории - йонизиращи
лъчения и нейонизиращи лъчения.
• Йонизираща радиация — лъчение, което при
взаимодействието със средата води
до образуване на йони.
• Примери за йонизираща радиация:
– α-, β-, γ-лъчи, неутронно излъчване
– Рентгенови лъчи
Назад
Напред
Slide 4
Видове радиация
• Нейонизиращи лъчения – излъчване без достатъчно
енергия за избиване на електрони от орбитите на атома.
• Примери за нейонизираща радиация са микровълните,
радиовълните и видимата светлина.
Електромагнитната радиация се среща
много често в нашето ежедневие под
формата на видима светлина, радиовълни,
използвани
в
радиото
и
телевизията, както и при микровълнови
печки и мобилни комуникации.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 5
Източници на радиация
– Естествен радиационен фон
•
•
•
•
•
Назад
На земната повърхност и в атмосферата е налице йонизиращо лъчение —
естествен радиационен фон.
Радиационният фон съществува в резултат на:
– Естествени източници на
йонизиращо лъчение в почвата
(напр. уранова руда) и водите
– Радон — основен източник
на йонизираща радиация
– Строителни материали и
изделия, съдържащи йонизиращи
източници
– Радиационно заразяване
– Космически лъчи
Средната годишна доза от естествения радиационен фон в умерените ширини е
около 1 mSv.
Естественият радиационен фон в Източна Европа създава мощност на
еквивалентната доза от 0,05 до 0,20 μSv/h.
Времето за пребиваване на човек в полето на йонизиращо излъчване се измерва
в часове.
Напред
Slide 6
Изкуствен радиационен фон
Изкуствените източници на радиация са многобройни и включват не само големите
аварии в атомни електроцентрали, но и радиоактивни частици от атомни опити,
аварии в центрове за стерилизиране на храни, прикрити случаи на по-малко
радиоактивно изтичане от атомни съоръжения, аварии с атомни подводници.
Прилагането на рентгенови лъчи в медицината също са свързани с риск за здравето.
Оценява се, че рентгеновите изследвания предизвикват ежегодно повече от 45 000
случая на фатално разболяване от рак само в САЩ.
Тютюнопушене: Пушещите по
една кутия цигари на ден се
излагат на радиация, равностойна
на 300 рентгенови снимки на
белите дробове годишно.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 7
Космически лъчи
Космическите лъчи са
високоенергийна йонизираща радиация
с галактичен и слънчев компонент.
Състав:
87%: протони
12%: -частици (хелиеви ядра)
<1%: Тежки атомни ядра
В незначителен обем: -лъчи,
електрони и неутрино
Назад
Напред
Slide 8
Първични и вторични космически лъчи
•
Космическите лъчи са поток от елементарни частици и ядра на химически
елементи, които навлизат в земната атмосфера от космическото
пространство.
•
Първичните космически лъчи са изотропен поток, който се движи в
пространството със скорост близка до тази на светлината и е постоянен във
времето. Те разрушават ядрата на азотните и кислородните атоми в
земната атмосфера
•
Вторичните космически лъчи са резултат от взаимодействието на
първичните космически лъчи с ядрата на газовете в земната атмосфера.
Назад
Напред
Slide 9
Източници на космически лъчи
Космическите лъчи са
високоенергийна
йонизираща радиация
с галактичен и слънчев
компонент.
Назад
Черните дупки са най-вероятният източник на
мистериозни високоенергийни космически
лъчи, които бомбардират нашата планета.
Наблюдения с най-големия детектор на
космически лъчи в света показват, че те се
излъчват от черни дупки от средата на
космически
галактики.
Произходът
на
високоенергийните
космически
лъчи
се
наблюдава от над 370 учени от 17 страни в
обсерваторията "Пиер Оже" в Аржентина. Напред
Slide 10
Космическа радиация
Галактиките притежават
активно ядро, което поглъща
масата на материята, влязла в
сблъсък с галактиката и
излъчва огромно количество
радиация.
Назад
Астрофизиците смятат, че в центъра на
повечето галактики има черна дупка,
чиято маса е между един милион и
няколко милиарда пъти по-голяма от
тази на Слънцето.
Черната дупка в центъра на Млечния
път е с маса, която е 3 милиона пъти
по-голяма от тази на Слънцето, но не е
активно галактично ядро, но то е
вероятен източник на високоенергийни
космически лъчи.
Напред
Slide 11
Галактическа космическа радиация
Галактическата космическа
радиация произхожда от
източници извън Слънчевата
система. Тя се състои от
йонизирани атоми, вариращи
от един протон до ураново
ядро. Дебита на потока на тези
частици е много нисък, но
скоростта им е близка до
светлината. Заради голямата си
маса и висока скорост, те
предизвикват интензивна
йонизация.
Назад
За по-голямата си част, магнитното
поле на Земята осигурява
екраниране за космическите
кораби от галактическата и
космическата радиация. Въпреки
това, космическите лъчи имат
свободен достъп до над полярните
региони, където линиите на
магнитното поле са отворени за
междупланетното пространство.
Напред
Slide 12
Слънчева радиация
• Слънцето е основният източник на радиация,
влияеща във високите атмосферни слоеве и
близкия космос.
• Слънчевата дейност се характеризира с 11годишен цикъл, който може да бъде разделен в
четири неактивни години (слънчев минимум) и
седем активни години (слънчев максимум).
• Събития като слънчевите изригвания предизвикват
геомагнитните бури на Земята. Друга
характеристика на Слънцето са слънчевите
петна (зони на концентрирани магнитни полета).
• Слънчевата радиация се нарича още Слънчев
вятър.
Назад
Напред
Slide 13
Слънчева радиация
• Слънчевата радиация, достигаща повърхността на
Земята, е разделена условно на Директна, Дифузна
и Глобална.
• Директната радиация е идващата пряко от слънцето,
• Дифузната е рефлектирана от околността и
атмосферата.
• Глобалната радиация е сбора от директна и дифузна.
Сумарната глобална радиация за даден
времеви период се нарича "Ирадиация"
Мерните единици за ирадиация най-често са
W/m2 и Wh/m2.
Ирадиацията на Земята е във функция от
редица фактори, като орбиталната механика,
диктуваща планетарната траектория, а с това
отстоянието и ъгъла, който планетата ни
заема спрямо Слънцето, е най-важния.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 14
Слънчев вятър
• Слънчев вятър — плазмен поток, непрекъснато излъчван
от Слънцето в междупланетното пространство.
• Слънчевият вятър е отговорен за слънчевия компонент на
космическите лъчи.
• При движението си в посока към Земята, слънчевото
излъчване се среща първо със земното магнитно поле –
първата защита на нашата планета.
Назад
Напред
Slide 15
Слънчев вятър
Полярно
сияние
Полярно сияние
Взаимодействие на слънчевия вятър
със земната магнитосфера
Назад
Съдържание
Напред
Slide 16
•
•
•
Назад
Земята има радиационен пояс (пояс на Ван Алън), но това не е единственото
място във Вселената, където магнитни полета и заредени частици си
взаимодействат едни с други!
Ето една кратка галерия на други тела в космоса, където космически плазми и
полета взаимодействат.
Слънцето е огромна топка от плазма, завързана с магнитни полета. Понякога
тези полета минават над повърхността. Когато го правят, те носят милиарди
тонове плазма с тях, хванати като светулки в магнитното поле.
Напред
Slide 17
Радиационните пояси на Юпитер са
хиляда пъти по-мощни от този на
Земята, което ги прави още посмъртоносни за бъдещите астронавти и безпилотни космически
мисии,
които
посещават
този
свят. Това изображение показва
радио вълни, излъчвани от горещата
плазма, тъй като тя се движи в силно
магнитно поле.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 18
Биологично действие на
радиацията върху човека
Погълната доза
Назад
Напред
Slide 19
Биологично действие на
радиацията върху човека
ЕКВИВАЛЕНТНА ДОЗА и ЕФЕКТИВНА ДОЗА
•
Сиверт (Sv) е мерна единица за дозата, свързана с радиационния риск от
облъчването. С нея се цели да се даде количествен израз на биологичното
влияние на радиацията. Наречена е в чест на шведския медицински
физик Ролф Сиверт. В тази единица се измерват две величини –
еквивалентна доза и ефективна доза.
•
Докато в Грей се измерва погълнатата радиация от какъвто и да е вид
лъчение в кое да е вещество, в сиверти се измерва радиацията, погълната
от отделен човек. Връзката между двете се изразява чрез формулата:
1 Sv = 1 Gy * [wR] * [wТ]
(където Sv=сиверт, Gy=грей, wR – радиационен тегловен фактор,
специфичен за определен вид радиация, а wT – тъканен тегловен фактор,
зависещ от вида на облъчените тъкани).
Назад
Напред
Slide 20
Годишни граници на дозата
• Годишната ефективна доза на облъчване на човек,
работещ професионално с източници на йонизиращи
лъчения, не трябва да превишава 50 mSv за отделна
година и общо 100 mSv за 5 последователни години.
• За населението годишната граница на ефективна доза
е 1 mSv.
• На базата на горните данни е възможно определяне на
дозите за други географски ширини чрез интерполиране,
като трябва да се отчита и слънчевата активност.
• Членове на екипажи с очаквано облъчване над 6 mSv на
година се считат за силно облъчени.
Назад
Напред
Slide 21
Ефект
от радиацията
• Както краткотрайното излагане на високи дози лъчение, така и
дълготрайното облъчване с по-ниски дози многократно
увеличава вероятността от появата на:
Общи форми на рак
Левкемия
Меланома
Катаракта
• Увреждане на наследствения материал, включително след
няколко поколения
• Редица изследвания потвърждават наличието на много от
изброените заболявания над средностатистическото ниво при
летателни екипажи
• Дозата облъчване с повече от един грей (Gy) се смята за
умерена, но тя е достатъчна, за да се проявят симптомите на
лъчева болест.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 22
Слънчевата радиация и космическите лъчения
са двете неща, за които трябва да се
притесняваме при полети на голяма височина и
в космоса.
Назад
Летенето със самолет на голяма
височина или пилотиран космически
кораб също подлага екипажа и пътниците
на радиационно облъчване, съпоставимо
по вредност с рентгеновите снимки.
Колкото по-често се предприема, толкова
по-вредно е за здравето на пилоти,
стюардеси, пасажери, космонавти и
астронавти.
Напред
Slide 23
Полети на голяма височина
• Галактичният компонент на космическите лъчи не е от
съществено значение на голяма височина и около полюсите.
• На височина 9000 m опитно е установена 10 пъти по-голяма
радиация на слънчевия компонент в сравнение с тази на
морското равнище.
• На големи височини (над 15 000 m) е възможно рязко
увеличаване на слънчевия компонент на космическите лъчи по
време на слънчева буря.
• Единствената възможна мярка в подобна ситуация е намаляване
на височината на полетите или полети само от нощната страна на
планетата.
• Екипажите в гражданската авиация са изложени на облъчване,
еквивалентно или надвишаващо това на работещите с изкуствени
радиационни източници в медицината и техниката.
• Към днешна дата единствено на територията на ЕС са въведени
задължителни превантивни мерки за предпазване на екипажите
от прекомерно облъчване с космически лъчи.
Назад
Напред
Slide 24
ОБЩИ АВИАЦИОННИ ИЗИСКВАНИЯ
ЕКСПЛОАТАЦИЯ НА ВЪЗДУХОПЛАВАТЕЛНИ СРЕДСТВА
• Европейските норми определят мерките за
предпазване на екипажите в гражданската
авиация.
• Всеки авиопревозвач трябва да отчита облъчването
на екипажите по време на работа.
• За всички членове на екипажи, получаващи
радиационни дози над 1 mSv за година, се вземат
специални мерки.
• Трябва по възможност да се избягва облъчването с
дози над 6 mSv за година.
Назад
Напред
Slide 25
Изводи
• Проблемът с облъчването на екипажите в гражданската
авиация е сериозен и не трябва да бъде подценяван.
• При полети от България до европейски дестинации и на юг
не може да се стигне до силно облъчване на екипажите
(над 6 mSv/година) при спазване на санитарните норми.
• Полетите над Северна Европа и особено над северния
Атлантик съдържат опасност от облъчване със значително
по-големи дози космическа радиация.
• Необходими са допълнителни измервания и изследвания за
уточняване на въздействието на космическите лъчи върху
здравето на екипажите от гражданската авиация в
дългосрочен план.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 26
Космически полети
Животът на Земята е възникнал под
естествената защита на магнитното
поле на планетата. Поради това
човешкия организъм не е
приспособен към постоянното
силно космическо излъчване, с
което би се сблъскал в открития
космос или на други космически
тела. Основната опасност, която
възниква при излагане на такова
лъчение е, че то предизвиква
известни промени в молекулите на
човека.
Назад
Ако заредена частица
повреди ДНК, това може да
доведе до изменение на
кодираната в тази молекула
наследствена
информация т.е. мутация.
Най-очевидното последствие
от тези мутации би било
значително увеличаване на
броя на онкоболните хора
подложени на космическо
излъчване.
Водна молекула
Свободен радикал
Напред
Slide 27
Космически полети
• Атмосферата и магнитното поле на Земята защитават живота на
планетата от слънчевата радиация и космическото лъчение,
което пътува през пространството. Излизащите в открития
Космос астронавти обаче са слабо защитени.
• През последните години човечеството започна отново да се
подготвя за полети до Луната, Марс и още по-дълбоко в
Космоса, но експерти предупреждават, че за реализацията на
тези мисии има не само технологически, но и чисто космически
пречки. Става дума за т.нар. космическа радиация, която е
много опасна и същевременно слабо изучена, а въздействието й
върху
човешкия
организъм
е
засега
практически
непредсказуемо.
Назад
Напред
Slide 28
Въздействие на космическите лъчи върху
организма на астронавтите
• НАСА отпуска 12 милиона долара за изучаване на въздействието
на космическите лъчи върху организма на астронавтите.
• Изследването ще помогне по-добре да разберем трудностите, с
които се сблъсква човек в космоса.
• Ще бъдат установени билогичните промени и опасностите за
сърцето и мозъка, които крие неизбежното по време на
продължителни космически полети радиационно въздействие.
• Резултатите от наблюденията ще бъдат използвани за
разработването на стратегия за защита на астронавтите по време
на продължителни полети в космоса.
• Финансират се и проекти изучаване на връзката между рака и
радиацията, както и промените в структурата на невроните под
въздействие на йонизиращите лъчения.
Назад
Напред
Slide 29
Въздействие на космическите лъчи върху
организма на астронавтите
• Възможностите за избухване на двигател или за сблъсък с
метеорит по време на пилотирани полети не са сред най-големите
опасности за хората, пътуващи отвъд земната орбита.
Най-големият враг на астронавтите е радиацията и именно тя може
да се окаже най-високото препятствие за планираните полети до
Марс.
• Според международни космически агенции "космическото време"
е най-голямата пречка за пътуване на дълбокия космос. Радиация
от слънцето и космически лъчи представляват смъртоносна
заплаха за астронавтите в космоса. Ново изследване показва как
знанията, придобити от изследване на ядрения синтез, може да
намали заплахата до приемливи нива и първата мисия на
човечеството на Марс да стане възможност.
Назад
Напред
Slide 30
Заплахи от космическа радиация на
астронавтите
• Астронавтите са редовно изложени на високи дози радиация,
включително и на галактическите космически лъчи, които могат да
дойдат от далечни експлозии на свръхнова звезда, както и
заредени частици от слънцето и заредени частици хванати в капан
в магнитното поле на Земята.
Потенциални
ефекти
за
здравето са левкемия и други
ракови заболявания, както и
дегенеративни ефекти тъкан
като
катаракта,
сърдечносъдови
заболявания,
храносмилателни заболявания
и заболявания на дихателната
система.
Назад
Напред
Slide 31
КОНТРОЛ НА РАДИАЦИЯТА
Разрушителни йонни бури
• Британски учени са създали умалена версия на слънчевите вихри
в една от оксфордските лаборатории, за да проучат
възможностите за използване на магнитни щитове, които да
предпазват космонавтите от радиацията. Открито е, че в слънчевия
вятър може да се създаде „дупка”, в която да се помести
космическият кораб.
• Инженери разработват щит, който да пази космонавтите от
слънчевите ветрове – огромни, зловещи потоци от силно заредени
с енергия частици, идващи от звездата, които летят със скорост поголяма от тази на звука. Според тях механизмите за защита на
екипажите, които трябва скоро да потеглят на дългосрочни мисии
до Марс или Луната, са едно от най-важните неща. Защото
потоците от частици причиняват мутации на ДНК, които могат да
доведат до опасни ракови образувания.
Назад
Напред
Slide 32
ЗАЩИТА НА КОСМИЧЕСКИТЕ ЕКИПАЖИ
• Ултравиолетовата (UV) радиация от Слънцето (без защитния
озонов слой и атмосферата, която ни пази) може достатъчно бързо
да причини слънчеви изгаряния, меланом и т.н.
» Въпреки това, ако нашият скафандър или космически кораб и
прозорци са специално проектирани така, че UV да не преминават
през тях, не е нужно да се
притесняваме твърде много. (Ако
сме
в
пространството
без
скафандър и космически превозни
средства, тогава ще имаме големи
проблеми, относно радиацията.)
Назад
Напред
Slide 33
ЗАЩИТА НА КОСМИЧЕСКИТЕ ЕКИПАЖИ
Когато изригванията на Слънцето, генерират рентгенови лъчи, гамалъчи и енергийни частици
•Енергийните частици са най-опасни, но те са забавени в сравнение
с X-лъчи и гама-лъчи, така че има някакво предупреждение, че те
идват. Това дава време на астронавта да отиде в “специален
подслон", добре екранирана област, в която може да се живее в
продължение на няколко дни, докато частиците преминат.
•Добро място за подслон може да бъде стая в центъра на кораба,
заобиколена от водни резервоари. Ако космическият кораб не
разполага с такъв подслон (например ако астронавта е само в своя
костюм) слънчевото изригване може да предизвика смърт от лъчева
болест.
Назад
Напред
Slide 34
ЗАЩИТА НА КОСМИЧЕСКИТЕ ЕКИПАЖИ
Потока на твърдите лъчения (частици X / гамалъчи) е по-малък в сравнение с галактическите
космически лъчи и тяхната експозиция. Тези
частици идват от дълбокия космос, повече или
по-малко непрекъснато. Малки количества
екранировка може да погълне по-голямата част
от тях, но останалата част създава повишен риск
от рак. Една седмица в среда от космически
лъчи съкращава продължителността на живота
от около един ден (статистически - това е много
малко вероятно да причини рак, но ако не
използваме никаква защита, ще съкрати живота
с повече от ден).
Назад
Съдържание
Напред
Slide 35
• В космическия експеримент
на индийския спътник
Chandrayaan -1 участва и
уникален български уред за
измерване на радиационната
обстановка около Луната.
• Апаратурата има за цел да
осигури постоянен
информационен поток за
радиационната обстановка на
лунната орбита.
Създаденият от българските
учени спектрометър за
измерване на космическа
радиация (Radiation Dose Monitor
Experiment (RADOM- BAS)), бе
избран да лети на борда на
индийския кораб сред общо 32
международни проекта.
Този уред се използва за
измерване на радиационната
обстановка, при която живеят
космонавтите. А това е много
важно за космонавтиката с оглед
провеждането на дълготрайни
полети както до Луната, така и до
Марс.
спектрометър за измерване на космическа радиация
Назад
Напред
Slide 36
Той ще работи по време на
цялата мисия, трябва да
изследва радиационните
условия и дозите на
облъчване в хелиосферата и
пространството около Марс.
Нашият уред ще даде
оценка на радиационния
риск за екипажите на
бъдещите пилотирани
междупланетни полети, ще
измерва и радиацията във
вътрешността на сондата.
Това е първият експеримент
от този род в космическите
изследвания.
• Руска автоматична сонда беше
изстреляна през първата
половина на ноември 2011 към
Марс и спътника му Фобос. В
комплекта научна апаратура,
инсталиран на борда е и
българският уред „ЛюлинФобос”, създаден в Института за
космически и слънчево-земни
изследвания, БАН, с участието на
учени от московския Институт за
медико-биологични проблеми.
Назад
Съдържание
Изход
Автори: Жаклин Арнаудова, Борислав Иванов
Гимназия „Васил Левски”, Ямбол
Начало
Slide 2
Напред
Slide 3
Видове радиация
• Радиация (излъчване, лъчение, лъчи) — разпространение
на енергия във формата на вълни или частици.
Радиацията е разделена в две категории - йонизиращи
лъчения и нейонизиращи лъчения.
• Йонизираща радиация — лъчение, което при
взаимодействието със средата води
до образуване на йони.
• Примери за йонизираща радиация:
– α-, β-, γ-лъчи, неутронно излъчване
– Рентгенови лъчи
Назад
Напред
Slide 4
Видове радиация
• Нейонизиращи лъчения – излъчване без достатъчно
енергия за избиване на електрони от орбитите на атома.
• Примери за нейонизираща радиация са микровълните,
радиовълните и видимата светлина.
Електромагнитната радиация се среща
много често в нашето ежедневие под
формата на видима светлина, радиовълни,
използвани
в
радиото
и
телевизията, както и при микровълнови
печки и мобилни комуникации.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 5
Източници на радиация
– Естествен радиационен фон
•
•
•
•
•
Назад
На земната повърхност и в атмосферата е налице йонизиращо лъчение —
естествен радиационен фон.
Радиационният фон съществува в резултат на:
– Естествени източници на
йонизиращо лъчение в почвата
(напр. уранова руда) и водите
– Радон — основен източник
на йонизираща радиация
– Строителни материали и
изделия, съдържащи йонизиращи
източници
– Радиационно заразяване
– Космически лъчи
Средната годишна доза от естествения радиационен фон в умерените ширини е
около 1 mSv.
Естественият радиационен фон в Източна Европа създава мощност на
еквивалентната доза от 0,05 до 0,20 μSv/h.
Времето за пребиваване на човек в полето на йонизиращо излъчване се измерва
в часове.
Напред
Slide 6
Изкуствен радиационен фон
Изкуствените източници на радиация са многобройни и включват не само големите
аварии в атомни електроцентрали, но и радиоактивни частици от атомни опити,
аварии в центрове за стерилизиране на храни, прикрити случаи на по-малко
радиоактивно изтичане от атомни съоръжения, аварии с атомни подводници.
Прилагането на рентгенови лъчи в медицината също са свързани с риск за здравето.
Оценява се, че рентгеновите изследвания предизвикват ежегодно повече от 45 000
случая на фатално разболяване от рак само в САЩ.
Тютюнопушене: Пушещите по
една кутия цигари на ден се
излагат на радиация, равностойна
на 300 рентгенови снимки на
белите дробове годишно.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 7
Космически лъчи
Космическите лъчи са
високоенергийна йонизираща радиация
с галактичен и слънчев компонент.
Състав:
87%: протони
12%: -частици (хелиеви ядра)
<1%: Тежки атомни ядра
В незначителен обем: -лъчи,
електрони и неутрино
Назад
Напред
Slide 8
Първични и вторични космически лъчи
•
Космическите лъчи са поток от елементарни частици и ядра на химически
елементи, които навлизат в земната атмосфера от космическото
пространство.
•
Първичните космически лъчи са изотропен поток, който се движи в
пространството със скорост близка до тази на светлината и е постоянен във
времето. Те разрушават ядрата на азотните и кислородните атоми в
земната атмосфера
•
Вторичните космически лъчи са резултат от взаимодействието на
първичните космически лъчи с ядрата на газовете в земната атмосфера.
Назад
Напред
Slide 9
Източници на космически лъчи
Космическите лъчи са
високоенергийна
йонизираща радиация
с галактичен и слънчев
компонент.
Назад
Черните дупки са най-вероятният източник на
мистериозни високоенергийни космически
лъчи, които бомбардират нашата планета.
Наблюдения с най-големия детектор на
космически лъчи в света показват, че те се
излъчват от черни дупки от средата на
космически
галактики.
Произходът
на
високоенергийните
космически
лъчи
се
наблюдава от над 370 учени от 17 страни в
обсерваторията "Пиер Оже" в Аржентина. Напред
Slide 10
Космическа радиация
Галактиките притежават
активно ядро, което поглъща
масата на материята, влязла в
сблъсък с галактиката и
излъчва огромно количество
радиация.
Назад
Астрофизиците смятат, че в центъра на
повечето галактики има черна дупка,
чиято маса е между един милион и
няколко милиарда пъти по-голяма от
тази на Слънцето.
Черната дупка в центъра на Млечния
път е с маса, която е 3 милиона пъти
по-голяма от тази на Слънцето, но не е
активно галактично ядро, но то е
вероятен източник на високоенергийни
космически лъчи.
Напред
Slide 11
Галактическа космическа радиация
Галактическата космическа
радиация произхожда от
източници извън Слънчевата
система. Тя се състои от
йонизирани атоми, вариращи
от един протон до ураново
ядро. Дебита на потока на тези
частици е много нисък, но
скоростта им е близка до
светлината. Заради голямата си
маса и висока скорост, те
предизвикват интензивна
йонизация.
Назад
За по-голямата си част, магнитното
поле на Земята осигурява
екраниране за космическите
кораби от галактическата и
космическата радиация. Въпреки
това, космическите лъчи имат
свободен достъп до над полярните
региони, където линиите на
магнитното поле са отворени за
междупланетното пространство.
Напред
Slide 12
Слънчева радиация
• Слънцето е основният източник на радиация,
влияеща във високите атмосферни слоеве и
близкия космос.
• Слънчевата дейност се характеризира с 11годишен цикъл, който може да бъде разделен в
четири неактивни години (слънчев минимум) и
седем активни години (слънчев максимум).
• Събития като слънчевите изригвания предизвикват
геомагнитните бури на Земята. Друга
характеристика на Слънцето са слънчевите
петна (зони на концентрирани магнитни полета).
• Слънчевата радиация се нарича още Слънчев
вятър.
Назад
Напред
Slide 13
Слънчева радиация
• Слънчевата радиация, достигаща повърхността на
Земята, е разделена условно на Директна, Дифузна
и Глобална.
• Директната радиация е идващата пряко от слънцето,
• Дифузната е рефлектирана от околността и
атмосферата.
• Глобалната радиация е сбора от директна и дифузна.
Сумарната глобална радиация за даден
времеви период се нарича "Ирадиация"
Мерните единици за ирадиация най-често са
W/m2 и Wh/m2.
Ирадиацията на Земята е във функция от
редица фактори, като орбиталната механика,
диктуваща планетарната траектория, а с това
отстоянието и ъгъла, който планетата ни
заема спрямо Слънцето, е най-важния.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 14
Слънчев вятър
• Слънчев вятър — плазмен поток, непрекъснато излъчван
от Слънцето в междупланетното пространство.
• Слънчевият вятър е отговорен за слънчевия компонент на
космическите лъчи.
• При движението си в посока към Земята, слънчевото
излъчване се среща първо със земното магнитно поле –
първата защита на нашата планета.
Назад
Напред
Slide 15
Слънчев вятър
Полярно
сияние
Полярно сияние
Взаимодействие на слънчевия вятър
със земната магнитосфера
Назад
Съдържание
Напред
Slide 16
•
•
•
Назад
Земята има радиационен пояс (пояс на Ван Алън), но това не е единственото
място във Вселената, където магнитни полета и заредени частици си
взаимодействат едни с други!
Ето една кратка галерия на други тела в космоса, където космически плазми и
полета взаимодействат.
Слънцето е огромна топка от плазма, завързана с магнитни полета. Понякога
тези полета минават над повърхността. Когато го правят, те носят милиарди
тонове плазма с тях, хванати като светулки в магнитното поле.
Напред
Slide 17
Радиационните пояси на Юпитер са
хиляда пъти по-мощни от този на
Земята, което ги прави още посмъртоносни за бъдещите астронавти и безпилотни космически
мисии,
които
посещават
този
свят. Това изображение показва
радио вълни, излъчвани от горещата
плазма, тъй като тя се движи в силно
магнитно поле.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 18
Биологично действие на
радиацията върху човека
Погълната доза
Назад
Напред
Slide 19
Биологично действие на
радиацията върху човека
ЕКВИВАЛЕНТНА ДОЗА и ЕФЕКТИВНА ДОЗА
•
Сиверт (Sv) е мерна единица за дозата, свързана с радиационния риск от
облъчването. С нея се цели да се даде количествен израз на биологичното
влияние на радиацията. Наречена е в чест на шведския медицински
физик Ролф Сиверт. В тази единица се измерват две величини –
еквивалентна доза и ефективна доза.
•
Докато в Грей се измерва погълнатата радиация от какъвто и да е вид
лъчение в кое да е вещество, в сиверти се измерва радиацията, погълната
от отделен човек. Връзката между двете се изразява чрез формулата:
1 Sv = 1 Gy * [wR] * [wТ]
(където Sv=сиверт, Gy=грей, wR – радиационен тегловен фактор,
специфичен за определен вид радиация, а wT – тъканен тегловен фактор,
зависещ от вида на облъчените тъкани).
Назад
Напред
Slide 20
Годишни граници на дозата
• Годишната ефективна доза на облъчване на човек,
работещ професионално с източници на йонизиращи
лъчения, не трябва да превишава 50 mSv за отделна
година и общо 100 mSv за 5 последователни години.
• За населението годишната граница на ефективна доза
е 1 mSv.
• На базата на горните данни е възможно определяне на
дозите за други географски ширини чрез интерполиране,
като трябва да се отчита и слънчевата активност.
• Членове на екипажи с очаквано облъчване над 6 mSv на
година се считат за силно облъчени.
Назад
Напред
Slide 21
Ефект
от радиацията
• Както краткотрайното излагане на високи дози лъчение, така и
дълготрайното облъчване с по-ниски дози многократно
увеличава вероятността от появата на:
Общи форми на рак
Левкемия
Меланома
Катаракта
• Увреждане на наследствения материал, включително след
няколко поколения
• Редица изследвания потвърждават наличието на много от
изброените заболявания над средностатистическото ниво при
летателни екипажи
• Дозата облъчване с повече от един грей (Gy) се смята за
умерена, но тя е достатъчна, за да се проявят симптомите на
лъчева болест.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 22
Слънчевата радиация и космическите лъчения
са двете неща, за които трябва да се
притесняваме при полети на голяма височина и
в космоса.
Назад
Летенето със самолет на голяма
височина или пилотиран космически
кораб също подлага екипажа и пътниците
на радиационно облъчване, съпоставимо
по вредност с рентгеновите снимки.
Колкото по-често се предприема, толкова
по-вредно е за здравето на пилоти,
стюардеси, пасажери, космонавти и
астронавти.
Напред
Slide 23
Полети на голяма височина
• Галактичният компонент на космическите лъчи не е от
съществено значение на голяма височина и около полюсите.
• На височина 9000 m опитно е установена 10 пъти по-голяма
радиация на слънчевия компонент в сравнение с тази на
морското равнище.
• На големи височини (над 15 000 m) е възможно рязко
увеличаване на слънчевия компонент на космическите лъчи по
време на слънчева буря.
• Единствената възможна мярка в подобна ситуация е намаляване
на височината на полетите или полети само от нощната страна на
планетата.
• Екипажите в гражданската авиация са изложени на облъчване,
еквивалентно или надвишаващо това на работещите с изкуствени
радиационни източници в медицината и техниката.
• Към днешна дата единствено на територията на ЕС са въведени
задължителни превантивни мерки за предпазване на екипажите
от прекомерно облъчване с космически лъчи.
Назад
Напред
Slide 24
ОБЩИ АВИАЦИОННИ ИЗИСКВАНИЯ
ЕКСПЛОАТАЦИЯ НА ВЪЗДУХОПЛАВАТЕЛНИ СРЕДСТВА
• Европейските норми определят мерките за
предпазване на екипажите в гражданската
авиация.
• Всеки авиопревозвач трябва да отчита облъчването
на екипажите по време на работа.
• За всички членове на екипажи, получаващи
радиационни дози над 1 mSv за година, се вземат
специални мерки.
• Трябва по възможност да се избягва облъчването с
дози над 6 mSv за година.
Назад
Напред
Slide 25
Изводи
• Проблемът с облъчването на екипажите в гражданската
авиация е сериозен и не трябва да бъде подценяван.
• При полети от България до европейски дестинации и на юг
не може да се стигне до силно облъчване на екипажите
(над 6 mSv/година) при спазване на санитарните норми.
• Полетите над Северна Европа и особено над северния
Атлантик съдържат опасност от облъчване със значително
по-големи дози космическа радиация.
• Необходими са допълнителни измервания и изследвания за
уточняване на въздействието на космическите лъчи върху
здравето на екипажите от гражданската авиация в
дългосрочен план.
Назад
Съдържание
Напред
Slide 26
Космически полети
Животът на Земята е възникнал под
естествената защита на магнитното
поле на планетата. Поради това
човешкия организъм не е
приспособен към постоянното
силно космическо излъчване, с
което би се сблъскал в открития
космос или на други космически
тела. Основната опасност, която
възниква при излагане на такова
лъчение е, че то предизвиква
известни промени в молекулите на
човека.
Назад
Ако заредена частица
повреди ДНК, това може да
доведе до изменение на
кодираната в тази молекула
наследствена
информация т.е. мутация.
Най-очевидното последствие
от тези мутации би било
значително увеличаване на
броя на онкоболните хора
подложени на космическо
излъчване.
Водна молекула
Свободен радикал
Напред
Slide 27
Космически полети
• Атмосферата и магнитното поле на Земята защитават живота на
планетата от слънчевата радиация и космическото лъчение,
което пътува през пространството. Излизащите в открития
Космос астронавти обаче са слабо защитени.
• През последните години човечеството започна отново да се
подготвя за полети до Луната, Марс и още по-дълбоко в
Космоса, но експерти предупреждават, че за реализацията на
тези мисии има не само технологически, но и чисто космически
пречки. Става дума за т.нар. космическа радиация, която е
много опасна и същевременно слабо изучена, а въздействието й
върху
човешкия
организъм
е
засега
практически
непредсказуемо.
Назад
Напред
Slide 28
Въздействие на космическите лъчи върху
организма на астронавтите
• НАСА отпуска 12 милиона долара за изучаване на въздействието
на космическите лъчи върху организма на астронавтите.
• Изследването ще помогне по-добре да разберем трудностите, с
които се сблъсква човек в космоса.
• Ще бъдат установени билогичните промени и опасностите за
сърцето и мозъка, които крие неизбежното по време на
продължителни космически полети радиационно въздействие.
• Резултатите от наблюденията ще бъдат използвани за
разработването на стратегия за защита на астронавтите по време
на продължителни полети в космоса.
• Финансират се и проекти изучаване на връзката между рака и
радиацията, както и промените в структурата на невроните под
въздействие на йонизиращите лъчения.
Назад
Напред
Slide 29
Въздействие на космическите лъчи върху
организма на астронавтите
• Възможностите за избухване на двигател или за сблъсък с
метеорит по време на пилотирани полети не са сред най-големите
опасности за хората, пътуващи отвъд земната орбита.
Най-големият враг на астронавтите е радиацията и именно тя може
да се окаже най-високото препятствие за планираните полети до
Марс.
• Според международни космически агенции "космическото време"
е най-голямата пречка за пътуване на дълбокия космос. Радиация
от слънцето и космически лъчи представляват смъртоносна
заплаха за астронавтите в космоса. Ново изследване показва как
знанията, придобити от изследване на ядрения синтез, може да
намали заплахата до приемливи нива и първата мисия на
човечеството на Марс да стане възможност.
Назад
Напред
Slide 30
Заплахи от космическа радиация на
астронавтите
• Астронавтите са редовно изложени на високи дози радиация,
включително и на галактическите космически лъчи, които могат да
дойдат от далечни експлозии на свръхнова звезда, както и
заредени частици от слънцето и заредени частици хванати в капан
в магнитното поле на Земята.
Потенциални
ефекти
за
здравето са левкемия и други
ракови заболявания, както и
дегенеративни ефекти тъкан
като
катаракта,
сърдечносъдови
заболявания,
храносмилателни заболявания
и заболявания на дихателната
система.
Назад
Напред
Slide 31
КОНТРОЛ НА РАДИАЦИЯТА
Разрушителни йонни бури
• Британски учени са създали умалена версия на слънчевите вихри
в една от оксфордските лаборатории, за да проучат
възможностите за използване на магнитни щитове, които да
предпазват космонавтите от радиацията. Открито е, че в слънчевия
вятър може да се създаде „дупка”, в която да се помести
космическият кораб.
• Инженери разработват щит, който да пази космонавтите от
слънчевите ветрове – огромни, зловещи потоци от силно заредени
с енергия частици, идващи от звездата, които летят със скорост поголяма от тази на звука. Според тях механизмите за защита на
екипажите, които трябва скоро да потеглят на дългосрочни мисии
до Марс или Луната, са едно от най-важните неща. Защото
потоците от частици причиняват мутации на ДНК, които могат да
доведат до опасни ракови образувания.
Назад
Напред
Slide 32
ЗАЩИТА НА КОСМИЧЕСКИТЕ ЕКИПАЖИ
• Ултравиолетовата (UV) радиация от Слънцето (без защитния
озонов слой и атмосферата, която ни пази) може достатъчно бързо
да причини слънчеви изгаряния, меланом и т.н.
» Въпреки това, ако нашият скафандър или космически кораб и
прозорци са специално проектирани така, че UV да не преминават
през тях, не е нужно да се
притесняваме твърде много. (Ако
сме
в
пространството
без
скафандър и космически превозни
средства, тогава ще имаме големи
проблеми, относно радиацията.)
Назад
Напред
Slide 33
ЗАЩИТА НА КОСМИЧЕСКИТЕ ЕКИПАЖИ
Когато изригванията на Слънцето, генерират рентгенови лъчи, гамалъчи и енергийни частици
•Енергийните частици са най-опасни, но те са забавени в сравнение
с X-лъчи и гама-лъчи, така че има някакво предупреждение, че те
идват. Това дава време на астронавта да отиде в “специален
подслон", добре екранирана област, в която може да се живее в
продължение на няколко дни, докато частиците преминат.
•Добро място за подслон може да бъде стая в центъра на кораба,
заобиколена от водни резервоари. Ако космическият кораб не
разполага с такъв подслон (например ако астронавта е само в своя
костюм) слънчевото изригване може да предизвика смърт от лъчева
болест.
Назад
Напред
Slide 34
ЗАЩИТА НА КОСМИЧЕСКИТЕ ЕКИПАЖИ
Потока на твърдите лъчения (частици X / гамалъчи) е по-малък в сравнение с галактическите
космически лъчи и тяхната експозиция. Тези
частици идват от дълбокия космос, повече или
по-малко непрекъснато. Малки количества
екранировка може да погълне по-голямата част
от тях, но останалата част създава повишен риск
от рак. Една седмица в среда от космически
лъчи съкращава продължителността на живота
от около един ден (статистически - това е много
малко вероятно да причини рак, но ако не
използваме никаква защита, ще съкрати живота
с повече от ден).
Назад
Съдържание
Напред
Slide 35
• В космическия експеримент
на индийския спътник
Chandrayaan -1 участва и
уникален български уред за
измерване на радиационната
обстановка около Луната.
• Апаратурата има за цел да
осигури постоянен
информационен поток за
радиационната обстановка на
лунната орбита.
Създаденият от българските
учени спектрометър за
измерване на космическа
радиация (Radiation Dose Monitor
Experiment (RADOM- BAS)), бе
избран да лети на борда на
индийския кораб сред общо 32
международни проекта.
Този уред се използва за
измерване на радиационната
обстановка, при която живеят
космонавтите. А това е много
важно за космонавтиката с оглед
провеждането на дълготрайни
полети както до Луната, така и до
Марс.
спектрометър за измерване на космическа радиация
Назад
Напред
Slide 36
Той ще работи по време на
цялата мисия, трябва да
изследва радиационните
условия и дозите на
облъчване в хелиосферата и
пространството около Марс.
Нашият уред ще даде
оценка на радиационния
риск за екипажите на
бъдещите пилотирани
междупланетни полети, ще
измерва и радиацията във
вътрешността на сондата.
Това е първият експеримент
от този род в космическите
изследвания.
• Руска автоматична сонда беше
изстреляна през първата
половина на ноември 2011 към
Марс и спътника му Фобос. В
комплекта научна апаратура,
инсталиран на борда е и
българският уред „ЛюлинФобос”, създаден в Института за
космически и слънчево-земни
изследвания, БАН, с участието на
учени от московския Институт за
медико-биологични проблеми.
Назад
Съдържание
Изход