Подготовка в марсонавты

Космические лучи и радиация Солнца оказывают губительное воздействие на клетки и ДНК человека. При перелете на Марс космонавты будут находиться вне защищающего магнитного поля Земли, в результате возрастет риск развития рака, а также когнитивных нарушений. Одним из наиболее уязвимых перед радиацией органом является селезенка, которая отвечает за формирование иммунного ответа и за разрушение старых и поврежденных клеток крови. Радиационные повреждения этого органа могут нанести урон всему организму, например, привести к внутрибрюшному кровотечению.

По мнению некоторых специалистов, на Марс имеет смысл отправлять «модифицированных» космонавтов, которым проведена спленэктомия — хирургическое удаление селезенки. Кроме того, перед полетом можно заменить хрусталики глаза на искусственные, чтобы предотвратить развитие радиационной катаракты, а также заранее провести лечение области мозга, изменения в которой могут привести к серьезным когнитивным нарушениям.

Ранее российский космонавт Роман Романенко назвал три препятствия для освоения Марса. Он отметил, что космонавты могут не вернуться обратно на Землю. Кроме того, присутствует очень большая задержка связи, и неясно, как корректировать полет в этих условиях. Также нет научных данных о том, что будет с человеком, когда он покинет радиационный пояс планеты.


Резать к чертовой матери, не дожидаясь перитонита!

Классификация органов по радиочувствительности.

самые радиочувствительные (лимфоидные органы, красный костный мозг, гонады, тонкий кишечник)
средняя степень радиочувствительности (кожа, эндокринные железы)
радиорезистентные (печень, почки, головной мозг)

То есть удаляем яички (гонады) и тонкий кишечник, вместе с селезенкой.

> Или супротив солнечной радиации никакая защита не поможет?

Не поможет.

Орбиту Международной космической станции несколько раз поднимали, и сейчас ее высота составляет более 400 км. Это делалось для того, чтобы увести летающую лабораторию от плотных слоев атмосферы, где молекулы газов еще довольно заметно тормозят полет и станция теряет высоту. Чтобы не корректировать орбиту слишком часто, хорошо бы поднять станцию еще выше, но делать этого нельзя. Примерно в 500 км от Земли начинается нижний (протонный) радиационный пояс. Длительный полет внутри любого из радиационных поясов (а их два) будет гибельным для экипажей.

Космонавт-ликвидатор
Тем не менее нельзя сказать, что на высоте, на которой сейчас летает МКС, проблемы радиационной безопасности нет. Во‑первых, в районе Южной Атлантики существует так называемая Бразильская, или Южно-Атлантическая, магнитная аномалия. Здесь магнитное поле Земли как бы провисает, а с ним ближе к поверхности оказывается нижний радиационный пояс. И МКС его все-таки касается, пролетая в этом районе

Во-вторых, человеку в космосе угрожает галактическое излучение — несущийся со всех направлений и с огромной скоростью поток заряженных частиц, порожденных взрывами сверхновых или деятельностью пульсаров, квазаров и других аномальных звездных тел. Часть этих частиц задерживается магнитным полем Земли (что является одним из факторов формирования радиационных поясов), другая часть теряет энергию в столкновении с молекулами газов в атмосфере. Что-то долетает и до поверхности Земли, так что небольшой радиоактивный фон присутствует на нашей планете абсолютно везде. В среднем проживающий на Земле человек, не имеющий дела с источниками радиации, ежегодно получает дозу в 1 миллизиверт (мЗв). Космонавт на МКС зарабатывает 0,5−0,7 мЗв. Ежедневно!

«Можно привести интересное сопоставление, — говорит заведующий отделом радиационной безопасности космонавтов Института медико-биологических проблем РАН, кандидат физико-математических наук Вячеслав Шуршаков. — Допустимой ежегодной дозой для сотрудника АЭС считаются 20 мЗв — в 20 раз больше, чем получает обычный человек. Для специалистов по ликвидации аварий, этих особым образом подготовленных людей, максимальная годовая доза составляет 200 мЗв. Это уже в 200 раз больше по сравнению с обычной дозой и… практически столько же, сколько получает космонавт, проработавший год на МКС».

В настоящее время медициной установлена максимальная предельная доза, которую в течение жизни человеку превышать нельзя во избежание серьезных проблем со здоровьем. Это 1000 мЗв, или 1 Зв. Таким образом, даже работник АЭС с его нормативами может спокойно трудиться лет пятьдесят, ни о чем не беспокоясь. Космонавт же исчерпает свой лимит всего за пять лет. Но, даже налетав четыре года и набрав свои законные 800 мЗв, он уже вряд ли будет допущен в новый полет годичной продолжительности, потому что появится угроза превышения лимита.

Радиация в дальнем космосе отличается от той, что мы получаем на Земле. Космос переполнен галактическим излучением: это ядра атомов практически всех элементов таблицы Менделеева, разогнанные до околосветовых скоростей. За счет большой массы эти частицы прошивают защиту любого космического корабля — проникают даже сквозь десять метров воды. От этой радиации никуда не деться. Но, как отметил Вячеслав Шуршаков, у нее есть одно достоинство: ее уровень меняется очень медленно, без скачков.

Помимо галактического излучения, на космические экипажи в дальнем космосе будет влиять еще один тип радиации — солнечное протонное излучение, которое резко увеличивается во время вспышек на Солнце. Это бывает нечасто — в среднем раз в 11 лет. "Вспышки опасны своей внезапностью: то протонного излучения нет, то его становится в сотни или даже в тысячу раз больше", — уточнил Вячеслав Шуршаков, добавив, что предсказать начало таких событий практически невозможно, и сегодня над этой проблемой работает несколько институтов.

В то же время, пояснил ученый, когда начинают фиксировать повышение солнечной протонной радиации, есть время от начала события до того момента, когда частицы дойдут от Солнца до МСК или космического корабля. Максимальная концентрация протонов возникает спустя примерно 20 часов после вспышки. Этого времени хватит, чтобы предупредить экипаж об опасности, и люди успеют укрыться в радиационном убежище.

Для наблюдения за солнечными протонными событиями используются данные с патрульных приборов, которые регистрируют усиление потока протонов. Эти приборы установлены на спутниках на геостационарной орбите. "В Советском Союзе эти приборы были широко представлены, потом в России их вообще не было, сейчас эта патрульная система опять начинает возрождаться, создавая предпосылки для нашей независимости от зарубежных патрульных данных. Но на данный момент мы пользуемся информацией с американского спутника GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite)", — рассказал Вячеслав Шуршаков.

Он также отметил, что в августе 1972 года, когда американцы летали на Луну, произошло мощнейшее солнечное протонное событие. Миссии "Аполлона", к счастью, проходили весной и в конце зимы. Астронавтам повезло: если бы они были на Луне во время вспышек, то могли погибнуть, получив очень большую дозу радиации.

Ученые выяснили, что, кроме болезней, радиация сокращает среднюю продолжительность жизни: примерно на три года при допустимой дозе 1 тыс. мЗв. Таким образом, всего один полет к Марсу может стоить экипажу как минимум нескольких лет жизни. Тяжелые заряженные частицы галактического излучения (ядра углерода, кислорода, железа) могут повредить центральную нервную систему человека — у космонавта может ухудшиться память, координация, он будет хуже выполнять операторские функции.

По мнению Вячеслава Шуршакова, знаний о космической радиации и существующих технологий недостаточно. "Как специалист сейчас я не могу дать согласие на полет человека к Марсу, потому что есть большая неопределенность в эффектах от космической радиации. Если подходить к вопросу консервативно, то можно сказать, что дней 100 еще можно в дальнем космосе полетать. Но мы до сих пор не знаем, что может произойти с человеком при более длительном воздействии галактической радиации", — пояснил ученый.

Радиационное убежище, шлем из полиэтилена и другие методы защиты
Проблема защиты человека в дальнем космосе от влияния радиации на сегодняшний день прорабатывается плохо, считает Вячеслав Шуршаков. Он подчеркнул, что если Россия планирует космические полеты дальше околоземной орбиты, то надо заниматься исследованиями и разработками в этой области.

Есть несколько вариантов радиационной защиты в дальнем космосе. Во-первых, можно обустроить радиационные убежища, то есть защищать не весь корабль, а отдельный отсек. Лучше всего для этого подходят вода и пластики. "Тут секрет такой: хорошо защищают вещества из атомов легких химических элементов. Они хорошо замедляют нейтроны", — объяснил ученый.

У американцев, к примеру, спальные места на МКС расположены в модуле, со всех сторон обложенном полиэтиленовыми плитами толщиной примерно 5 см. А алюминий, из которого сделан корпус космического корабля, плохо защищает от радиации. Из-за космических частиц начинается реакция и излучаются нейтроны, которые поражают человека.

В длительных космических миссиях, отметил Вячеслав Шуршаков, необходима защита уязвимых мест на теле. Критически важна система кроветворения, следовательно, надо закрыть область таза. Также тяжелые частицы воздействуют на гиппокамп — отдел мозга, участвующий в процессах запоминания. "Возникает простая идея — защитить голову специальным шлемом, сделанным из чего-то типа полиэтилена. На наш взгляд, нужно иметь специальные средства, которые позволят даже в небольшом корабле или станции защитить космонавтов", — сказал ученый.