У нас очень небольшой опыт пилотируемых полётов в межпланетном пространстве - только двадцать четыре человека совершали полеты за пределы земной магнитосферы, длительностью не более двух недель. О радиационных угрозах этих полетов мы знаем по исследованиям на борту Международной космической станции, немногочисленной статистики лунных полётов, дозиметрическим измерениям на межпланетных зондах, наземным экспериментам на животных и оценкам по математическим моделям.
Без учёта колебаний фона из-за солнечной активности, средняя доза радиации в межпланетном пространстве составляет около 2 миллизиверт в сутки. Примерно столько мы на Земле получаем за полгода, а экипаж МКС- за 3-4 дня.
В 1966 году, советский космонавт Леонов вышел в открытый космос в сверхтяжелом свинцовом костюме. Но спустя всего лишь три года, американские астронавты прыгали на поверхности Луны в легких скафандрах, выглядевших так, словно они были сделаны из тонкого алюминия. И толщина стен лунных посадочных капсул составляла всего несколько сантиметров. Но информации о том, что в НАСА создали для скафандров какой-то сверхлегкий материал, надежно защищающий от радиации, не было. Поэтому, вид лунных скафандров вызвал у специалистов недоумение и даже недоверие. Это добавило "масла в огонь" «теории заговора» - якобы, высадка американцев на Луне была голливудской постановкой.
Полет человека по на Луну и Марс - перспектива ближайшего пятилетия. С созданием ракеты и посадочного модуля серьезных технических проблем нет. Но остается одно из главных препятствий для человека в дальних полетах — опаснейшее радиационное облучение!
В магнитосфере Земли располагаются два радиационных пояса, которые содержат заряженные частицы солнечного ветра, захваченные магнитным полем Земли.
Вперые, существование радиационного пояса обнаружил американский учёный Джеймс Ван Аллен в феврале 1958 года. Ученый анализировал данные счётчика Гейгера и датчика метеорных частиц, установленных на спутнике «Эксплорер-1». В перигее (наименее удалённая от Земли точка околоземной орбиты спутника), счётчик Гейгера демонстрировал космическое излучение. Это не было новостью, излучение было уже известно по запускам высотных ракет. Но ученого удивило то, что в апогее (наиболее удалённая от Земли точка орбиты спутника) счетчик Гейгера вообще не давал сигнала! Ван Аллен предположил, что счётчик "зашкаливает" из-за высокого уровня облучения. Следовательно, в этом месте могут находиться протоны солнечного ветра с энергиями 1-3 МэВ, захваченные магнитным полем Земли в своеобразную ловушку. Позднейшие данные подтвердили эту гипотезу.
«Радиационные пояса Ван Аллена», или просто Радиационные Пояса (РП) - это тороидальные области магнитосферы Земли. В них накапливаются и удерживаются проникшие сюда высокоэнергичные заряженные частицы галактических и солнечных космических лучей.
Ван-Аллен открыл только внутренний РП, который находится на высоте от 3 до 12 тыс.км над поверхностью Земли. Вскоре, советские ученые Вернов и Чудаков открыли внешний радиационный пояс - на высоте от 18 до 57 тыс. км. Тем не менее, по традиции, радиационные пояса вокруг Земли называют поясами Ван Аллена (Van Allen Belt).
На Земле нас защищает магнитное поле нашей планеты. Защита простирается в околоземное пространство, оберегая экипаж Международной Космической Станции (МКС). На МКС каждый астронавт получает в сутки дозу радиации около 0,6 миллизивертов (мЗв). Это вдвое больше облучения пациента в поликлинике при рентгене грудной клетки. Но когда корабль отправится к Луне, придется в течение нескольких часов пересекать внешний РП, где имеются зоны повышенного излучения. А за пределами земной магнитосферы, уровень радиации возрастет за счет галактического космического излучения.
В открытом космосе излучение смертельно!
Полет пилотируемого аппарата к Луне и высадка на нее экипажа приведет к тому, что космонавты получат большую дозу облучения. Сейчас активно обсуждается тема полета к Марсу. Это совершенно безумная затея!
В радиационной лаборатории НАСА (Nasa Space Radiation Laboratory), смоделировали воздействие радиации на крыс, и установили, что высокоэнергетические заряженные частицы поражают нервные клетки. Это вызывает слабоумие и потерю памяти.
На пути к Марсу, астронавты будут находится в открытом космосе около года. При этом, мозги путешественников будут подвергаться интенсивной бомбардировке потоками высокоэнергетических заряженных частиц. Это может лишить членов экипажа разума!
Из-за воздействия повышенной радиации, к тому времени, как участники полета доберутся до Красной Планеты, они могут забыть, кто они такие, откуда и зачем прилетели.
У Марса почти полностью отсутствует магнитное поле, которое отклоняет солнечный ветер,. Это может стать серьезным препятствием в освоении планеты. Без защиты магнитного поля, колонистам угрожают психические расстройства.
Еще в 2008 году, специалисты НИИ биологии и биофизики Томского госуниверситета и Института медико-биологических проблем РАН (ИМБП), смоделировали марсианские условия в специальной установке, изолировали ее от магнитного поля Земли и поместили туда крыс. На «Марсе», зверьки находились всего 11 дней. За это время, крысы поглупели, утратили навыки социального поведения, постоянно дрались, теряли память.
Японские ученые провели схожие работы с тритонами. Без магнитного поля, у тритонов родились уроды, даже с двумя головами.
Космическая «лихорадка».
Группа учёных и медиков исследовала медицинские показания 11 астронавтов, длительное время находившихся на орбите. Температура тела у них поднималась на один градус по Цельсию.
На Земле, увеличение температуры тела означает, что организм борется с болезнью, инфекцией. Но при этом организм старается контролировать температуру тела в пределах 37 градусов. В космосе, «подогретое» тело ни с чем не борется, что может стать причиной проблем.
В условиях нулевой гравитации организм будет бороться с болезнями не так, как привык делать это на Земле.
Терморегуляция организма в невесомости также работает иначе. Пот станет большой проблемой для космонавтов, особенно во время занятий спортом для тренировк атрофирующихся мышц. Упражнения в космосе приводят к быстрому росту температуры тела, которое охлаждается после физических нагрузок гораздо медленнее.
"Оne way road" - путь в одну сторону.
Экспедиция на Марс будет путешествием в одну сторону. При современном уровне ракетостроения, космический аппарат сможет доставить космонавтов на Марс, но вернуться они не смогут.
Полет на Марс займет минимум 210 дней, в зависимости от взаимного расположения Земли и Марса. Все это время, космонавты будут находиться в тесном пространстве, лишенные многих удобств. Они не смогут мыться, будут питаться консервами, слышать постоянный шум от вентиляторов и систем поддержания жизни. В случае солнечной бури им придется укрыться в еще более узком пространстве для защиты.
Сейчас, космонавты проводят на Международной космической станции не больше полугода. Это связано с тем, что микрогравитация влияет на организм человека, организм космонавтов теряет костную и мышечную ткань. Гравитация на Марсе составляет одну треть от земной. Если человек на Земле весил 90 кг, то на Марсе его вес будет всего 30 кг. Кости и мышцы колонистов будут постепенно атрофироватся.
Колонисты на Марсе не смогут иметь детей. Мы не знаем, сможет ли женщина зачать плод в условиях сниженной гравитации и как плод будет развиваться в таких условиях. В таких условиях весьма вероятно появление мутантов и уродцев.
У космонавтов будут некоторые средства для оказания помощи при распространённых травмах и болезнях. Но определённые заболевания будет достаточно трудно или практически невозможно лечить.
Ученые тщательно дезинфицируют марсоходы, чтобы бактерии с Земли не попали на Марс. Но провести полную дезинфекцию пилотируемого корабля и самих колонистов, не получится.
Количество еды, привезенной с Земли, будет ограничено, поэтому, колонизаторам придется стать вегетарианцами - они будут выращивать на Марсе овощи, например, шпинат, салат латук и соевые бобы.
На Марсе бывают мощные песчаные бури, которые накрывают планету на несколько дней. Этот песок может быть токсичным для людей.
Информация, отправленная с Марса, будет идти с задержкой от 3 до 22 минут, а текстовые сообщения - с задержкой в 6 минут, так что телефонная связь будет не очень практичной. И космонавты не смогут пользоваться Интернетом.
На Марс полетят добровольцы-смертники. Впрочем, таковых на земле всегда хватало!