Рассказ Анатолия Иванишина и Антона Шкаплерова о средствах радиационной защиты в космосе
В рамках эксперимента «Великое начало» продолжается проект «Космическое образование. Космонавты объясняют и рассказывают».
Третий сюжет - рассказ Анатолия Иванишина и Антона Шпаклерова о средствах радиационной защиты в космосе
Ведет репортаж Иванишин Анатолий Алексеевич.
Известно, что атмосфера (Земли – ред.) защищает нас (человечество – ред.) от (космической – ред.) радиации. Как же быть нам (космонавтам -ред.) в космосе на высоте больше 100км? Уровень радиационной опасности существенно выше. Тем не менее, в космосе можно жить. Кроме атмосферы нашей, защитой от радиации является магнитное поле Земли. Первый радиационный пояс Земли находится на высоте порядка 600-700 км. Станция сейчас летает на высоте порядка 400км, что существенно ниже, чем высота первого радиационного пояса. Защитой от радиации в космосе является (также – ред.) корпус корабля или станции. Чем толще стенки корпуса, тем больше защита. Конечно, стенки не могут быть бесконечно толстыми, потому что существуют весовые ограничения. Мы не можем выводить нагрузки (космические корабли и станции – ред.), которые имели бы очень толстые стенки. Тем не менее, кроме стенок мы можем полагаться на наши знания по природе радиации.
С 2004 года на МКС проводится эксперимент «Матрешка». В ходе этого эксперимента были получены данные о том, что по мере удаления от обшивки уровень радиации уменьшается в несколько раз. Сейчас я нахожусь в центре большого диаметра рабочего отсека служебного модуля. Вероятно, уровень радиации здесь меньше (по показаниям дозиметров – в несколько раз – ред.).
Космонавты в течение всего полета должны носить вот такие индивидуальные дозиметры. В течение полета этот прибор накапливает (измеряет – ред.) радиацию, какую мы получаем, и по возвращении на Землю специалисты определяют эту дозу. Существует такое понятие, как суммарная максимальная доза (суммарный профессиональный предел дозы космонавта – ред.). За полет продолжительностью около полугода величина «суммарная максимальная доза» составляет порядка одной десятой величины, которую может получить космонавт за время своей карьеры (то есть космонавт за полет около полугода получает десятую часть предела дозы космонавта – ред.).
Ионизирующий уровень, фоновый уровень радиации на международной космической станции выше, чем на Земле (примерно в 200 раз – ред.), что делает космонавта более подверженным ионизирующему излучению, чем представителей традиционно радиационно-опасных отраслей, таких как атомная энергетика и рентгенодиагностика.
Кроме индивидуальных дозиметров космонавтов на станции есть еще система радиационного контроля. Система состоит из блока питания и коммутации, блока анализатора импульсов и 4х датчиков - дозиметров. Все компоненты системы расположены в служебном модуле. По одному датчику расположено в каютах экипажа и по одному датчику в рабочем отсеке малом и большом диаметре. Система работает автономно 24 часа в сутки. Информация с датчиков, а каждый датчик имеет 2 независимых измерительных канала, поступает в блок питания и коммутации и оттуда в блок анализатора импульсов. В блоке анализатора импульсов происходит формирование телеметрических кадров, которые впоследствии буферизируются и вся связь через систему БИТС2-12 (бортовая информационная телеметрическая система) информация поступает в управление полетом в Москве. Таким образом Земля располагает информацией о текущей радиационной обстановке на станции. Система радиационного контроля способна выдавать предупреждающий сигнал «Проверь радиацию!». Если бы это случилось, то на пульте сигнализации систем мы увидели бы загорание транспаранта с сопровождающим звуковым сигналом. За все время существование космической международной станции таких случаев не было.
Разработка индивидуальных средств защиты от радиации постоянно совершенствуется. Я хочу рассказать вам об одной из последних разработок в этой области. Называется она «шторка защитная». Установлена она в каюте экипажа. Шторка была доставлена на международную космическую станцию в июле 2010 года. Практически шторка представляет собой сборку, внутри которой установлены салфетки. Это влажные салфетки, которые используются экипажем как средства личной гигиены. Упаковка и пропитка изготовлены из материалов, содержащих молекулы углерода, водорода и азота, которые эффективно ослабляют космическую радиацию. Кстати салфетка выглядит вот так.
По мнению российских ученых установка подобной шторки способна снизить негативный эффект воздействия радиации на здоровье космонавтов. Предварительный анализ данных, полученных в ходе экспериментов, позволяет говорить о том, что шторка поглощает радиацию с эффективностью порядка 40%. Причем максимальное поглощение достигается в центре шторки, уменьшаясь по направлению к ее краям.
Ведет репортаж Шкаплеров Антон Николаевич.
Мы продолжаем рассказывать вам о способах изучения доз радиации, которые получает космонавт во время полета.Сейчас на станции экспедиции работают до полугода. Ученым интересно знать, какие органы и сколько получают радиации за время своего полета. Мы говорили, что космонавты за время своего полета получают до 0,1 доли суммарной профессиональной предельной дозы радиации.
Многолетние исследования, проводимые с помощью эксперимента «Матрешка-Р», показали, что различные органы получают разные дозы радиации во время полета. И это зависит от того, как глубоко находится орган. Т.е. радиация уменьшается от поверхности кожи человека до глубоких внутренних органов.
Экспериментальные исследования в космосе по измерению распределения дозы облучения в теле космонавтов проводятся с помощью, так называемых, фантомов, имитирующих по составу тело человека. Существует несколько общепринятых моделей тела человека. Это антропоморфный фантом, похожий на торс человека, цилиндрический и сферический фантомы. Российская наука использует шаровой фантом. Его вы видите. Он находится в малом исследовательском модуле МИМ1 за панелью 205 по правому борту.
Вы видите на шаровом фантоме многочисленные карманы, в которые вставляются дозиметры, измеряющие поверхностную дозу излучения, т.е. уровень радиационной нагрузки на кожу человека и хрусталик глаза.
Внутри шарового фантома имеется детектор, который измеряет дозу радиации на разных расстояниях от поверхности.
Существуют активные и пассивные детекторы. Пассивные измеряют общую или, как говорится, интегральную радиацию, а активные могут дать распределение дозы по времени. В данном эксперименте «Матрешка-Р» используется активный измеритель радиации «Люлин-5». Сам шаровой фантом состоит из различных слоев, благодаря которым измеряется доза, получаемая организмом человека на разной глубине. Периодически мы записываем информацию с датчика «Люлин-5» с помощью этого блока электроники на специальную карту памяти, которую возвращаем с собой на Землю.
Имея информацию за весь космический полет, врачи могут спрогнозировать последствия радиационного воздействия на экипаж и дать рекомендации о возможности участия членов экипажа в последующих космических полетах.
Ведет репортаж Иванишин Анатолий Алексеевич.
На международной станции используется также аппаратура «Баббл-дозиметр». Особенность этой аппаратуры в том, что она позволяет измерить вклад нейтронов в дозу радиации, получаемую космонавтами. Аппаратура имеет следующие датчики. Как видите, это колба, заполненная специальным гелем. В этой колбе образуются пузырьки.
Каждый из этих пузырьков - это зарегистрированный нейтрон. Но для того, чтобы определить дозу радиации, получаемую космонавтами, нам нет необходимости считать количество пузырьков. Мы используемся специальный прибор. Я сейчас покажу, как он выглядит.
Для определения уровня радиации вставляем детектор в пульт «Баббл-дозиметра».
Выбираем режим «измерение». Вводим номер детектора. Этот прибор регистрирует всю необходимую информацию, которая содержит: время инициализации, длительность экспозиции, количество пузырьков, дозу (мощность дозы), файл, в который эта информация записана.
После измерения нужно деактивировать детектор, чтобы в нем не образовывались пузырьки. Делается это следующим образом. В таком виде детектор убирается на хранение до следующего сеанса измерения.
Теперь я хотел бы вернуться к разговору об индивидуальных средствах контроля за дозами радиации, получаемой космонавтами. Мы уже говорили об индивидуальных дозиметрах ИД-3М, которые космонавты носят всегда с собой. Сейчас хочу показать еще один прибор. Это дозиметр, который называется «Пилле-МКС». Космонавты используют его при выходе в открытый космос. Перед выходом показания дозиметра обнуляются, и по завершению работы в открытом космосе есть возможность определить, какую дозу радиации получил космонавт. По такому же методу можно определить дозу радиации, которую получают космонавты при вспышках на Солнце. Для того, чтобы определить уровень радиации, мы используем пульт Пилле. Он всегда закреплен на своем месте за 125 панелью. Сейчас я покажу его подробнее.
Вы видите пульт Пилле-МКС. Для считывания информации датчик извлекается из чехла и устанавливается вот в это гнездо. Так выглядит датчик. После этого он вставляется в гнездо. В данном случае гнездо занято, потому что там всегда находится датчик, который работает в дежурном режиме.
Таким образом, вы понимаете, что радиация является и будет являться серьезной опасностью для человека, находящегося в космосе. Для околоземной космической станции разработаны многочисленные средства контроля и разнообразные средства защиты от радиации. Но для длительного пребывания на Луне и для полетов на Марс необходимо разработать новые, более совершенные средства защиты человека от радиации. (по материалам http://gagarin.energia.ru)
Рассказывает космонавт (часть1)
