Οι διαστημικές υπηρεσίες ανακοινώνουν τη δυνατότητα επανδρωμένης πτήσης στη Σελήνη και τον Άρη στο όχι πολύ μακρινό μέλλον και τα μέσα ενημέρωσης ενσταλάσσουν φόβο στο μυαλό των κατοίκων της πόλης με άρθρα σχετικά με τις κοσμικές ακτίνες, τις μαγνητικές καταιγίδες και τον ηλιακό άνεμο. Ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε τις έννοιες της πυρηνικής φυσικής και να αξιολογήσουμε τους κινδύνους.
Εγκυκλοπαιδικές Πληροφορίες
Στην έννοια της κοσμικής ακτινοβολίας εμπίπτει κάθε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που είναι εξωγήινης προέλευσης. Πρόκειται για ρεύματα φορτισμένων και αφόρτιστων σωματιδίων διαφόρων ενεργειών που κινούνται στο διάστημα και φτάνουν στο μαγνητικό κέλυφος του πλανήτη μας και μερικές φορές στην επιφάνεια της Γης. Οι ανθρώπινες αισθήσεις δεν τις αντιλαμβάνονται. Τα αστέρια και οι γαλαξίες χρησιμεύουν ως πηγές κοσμικής ακτινοβολίας.
Ιστορικό ανακάλυψης
Η πρωτοκαθεδρία της ανακάλυψης της ύπαρξης κοσμικών ακτίνων (η ακτινοβολία ονομάζεται επίσης έτσι) ανήκει στον Αυστριακό φυσικό W. Hess (1883-1964). Το 1913 ερεύνησε την ηλεκτρική αγωγιμότητα του αέρα. Σε συνεργασία με τον Αμερικανόφυσικός Carl David Andersenon (1905-1991), απέδειξε ότι η ηλεκτρική αγωγιμότητα του αέρα προκύπτει ως αποτέλεσμα της έκθεσης στην ατμόσφαιρα της κοσμικής ιοντίζουσας ακτινοβολίας. Για την έρευνά τους, και οι δύο επιστήμονες έλαβαν το βραβείο Νόμπελ το 1936. Περαιτέρω έρευνα στον τομέα των ιδιοτήτων της ύλης και των ασθενών αλληλεπιδράσεων κατέστησε δυνατή ήδη από τη δεκαετία του '50 του περασμένου αιώνα να αποκαλυφθεί το φάσμα αυτών των ακτινοβολιών και η προέλευση των ποζιτρονίων, των πιονίων, των μιονίων, των υπερονίων και των μεσονίων.
Γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες
Η ενέργεια του κοσμικού ρεύματος στην πυρηνική φυσική μετριέται σε βολτ ηλεκτρονίων και είναι ίση με 0,00001-100 κουϊντσεμ. Το ρεύμα των σωματιδίων της πρωτογενούς (γαλαξιακής) κοσμικής ακτινοβολίας αποτελείται από πυρήνες ηλίου και υδρογόνου. Η ροή της ακτινοβολίας εξασθενεί από τη μαγνητόσφαιρα του ηλιακού μας συστήματος, τα μαγνητικά πεδία του Ήλιου και των πλανητών. Η ατμόσφαιρα της Γης και το μαγνητικό της πεδίο προστατεύουν τη ζωή στον πλανήτη μας. Μόλις βρεθούν στην ατμόσφαιρα, τα σωματίδια βιώνουν καταρράκτες πυρηνικούς μετασχηματισμούς, που ονομάζονται δευτερογενής ακτινοβολία. Τα διαστημικά σώματα και η ακτινοβολία από τις εκρήξεις σουπερνόβα μέσα στον γαλαξία του Γαλαξία χρησιμεύουν ως πηγή αυτής της ροής σωματιδίων άλφα, βήτα και γάμμα που φτάνουν στον πλανήτη μας με τη μορφή ενός λεγόμενου ντους αέρα. Στο μαγνητικό πεδίο της Γης, τα σωματίδια άλφα και βήτα εκτρέπονται προς τους πόλους, σε αντίθεση με τα ουδέτερα σωματίδια γάμμα.
Ηλιακή κοσμική ακτινοβολία
Παρόμοιο στη φύση του με τον γαλαξιακό, εμφανίζεται στη χρωμόσφαιρα του Ήλιου και συνοδεύεται από έκρηξηύλη πλάσματος, ακολουθούμενη από εκτοξεύσεις εξέχουσας θέσης και μαγνητικές καταιγίδες. Κατά τη διάρκεια της κανονικής ηλιακής δραστηριότητας, η πυκνότητα και η ενέργεια αυτής της ροής είναι μικρές και εξισορροπούνται από τη γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία. Κατά τη διάρκεια των εκλάμψεων, η πυκνότητα ροής αυξάνεται πολύ και υπερβαίνει την ακτινοβολία που προέρχεται από τον Γαλαξία.
Δεν υπάρχει κίνδυνος για τους κατοίκους του πλανήτη
Και πραγματικά είναι. Από την ανακάλυψη της κοσμικής ακτινοβολίας, οι επιστήμονες δεν σταμάτησαν να τη μελετούν. Πρόσφατες μελέτες επιβεβαιώνουν ότι οι βλαβερές συνέπειες αυτών των ρευμάτων απορροφώνται από την ατμόσφαιρα του πλανήτη και το στρώμα του όζοντος. Μπορεί να προκαλέσει βλάβη σε αστροναύτες και αντικείμενα που βρίσκονται σε υψόμετρο άνω των 10 χιλιομέτρων. Είναι αρκετά εύκολο να οπτικοποιήσουμε τη διαδικασία της καταρρακτώδους καταστροφής αυτού του επικίνδυνου ρεύματος σωματιδίων στην ατμόσφαιρα. Φανταστείτε ότι ρίξατε έναν πύργο Lego από μια τεράστια σκάλα. Σε κάθε βήμα, πολλά κομμάτια θα πετάξουν από αυτό. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο τα φορτισμένα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας συγκρούονται με τα άτομα της στην ατμόσφαιρα και χάνουν το καταστροφικό δυναμικό τους.
Αλλά τι γίνεται με τους αστροναύτες;
Ο άνθρωπος είναι παρών στο διάστημα εντός του μαγνητικού πεδίου της Γης. Ακόμη και ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός, αν και βρίσκεται εκτός της ατμόσφαιρας, επηρεάζεται από το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη. Εξαίρεση αποτελούν οι πτήσεις των αστροναυτών στο φεγγάρι. Επιπλέον, η διάρκεια της έκθεσης έχει επίσης σημασία. Η μεγαλύτερη πτήση στο διάστημα διήρκεσε λίγο περισσότερο από ένα χρόνο. Μελέτες για την υγεία των αστροναυτών που πραγματοποιήθηκαν από το διάστημαΗ NASA έδειξε ότι όσο μεγαλύτερη ήταν η δόση της διαστημικής ακτινοβολίας που λάμβανε, τόσο πιο πιθανό ήταν να αναπτύξουν καταρράκτη. Δεν υπάρχουν αρκετά δεδομένα ακόμη, αν και η κοσμική ακτινοβολία θεωρείται ο κύριος κίνδυνος στα διαπλανητικά ταξίδια.
Ποιος θα πετάξει στον Άρη;
Η Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Αεροπορίας των ΗΠΑ ισχυρίζεται ότι μετά από μια πτήση 32 μηνών στον κόκκινο πλανήτη, οι αστροναύτες θα λάβουν τέτοια δόση κοσμικής ακτινοβολίας που θα οδηγήσει σε μια θανατηφόρα μορφή καρκίνου στο 10% των ανδρών και στο 17% των γυναίκες. Επιπλέον, ο κίνδυνος εμφάνισης καταρράκτη, η πιθανότητα υπογονιμότητας και γενετικών ανωμαλιών στους απογόνους αυξάνεται σημαντικά. Προσθέστε σε αυτό διαταραχές στις διεργασίες νευρογένεσης στον ιππόκαμπο - το μέρος όπου γεννιούνται οι νευρώνες και μείωση της μακροπρόθεσμης μνήμης. Προκειμένου να μειωθεί αυτός ο αντίκτυπος, οι σχεδιαστές πρέπει ακόμα να εφεύρουν προστατευτική θωράκιση για διαστημόπλοια υψηλότερης ταχύτητας και νέους αποτελεσματικούς νευροπροστατευτές για αστροναύτες.
Σωματίδια από gadgets για το σπάσιμο του διαστήματος
Ο καθηγητής από το Πανεπιστήμιο του Wadrerbilt (ΗΠΑ) Bharat Bhuva ανακάλυψε ότι οι ηλεκτρονικές συσκευές μπορεί να αποτύχουν υπό την επίδραση της κοσμικής ακτινοβολίας. Σύμφωνα με την έρευνά του, τα υποατομικά σωματίδια ακτινοβολίας μπορούν να δημιουργήσουν παρεμβολές στα ολοκληρωμένα κυκλώματα ηλεκτρονικών συσκευών υψηλής ακρίβειας, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή των δεδομένων στη μνήμη τους. Τα ακόλουθα γεγονότα αναφέρονται ως αποδεικτικά στοιχεία:
- Στην πόλη Schaerbeek (Βέλγιο) το 2013, ένας από τους υποψηφίους γιαΤο Κοινοβούλιο κέρδισε τον αριθμό των ψήφων σημαντικά υψηλότερο από το δυνατό. Έτσι ακριβώς διαπιστώθηκε η αστοχία στο μητρώο της συσκευής που μετρούσε τις ψήφους. Μετά από έρευνα, συνήχθη το συμπέρασμα ότι η αιτία της αποτυχίας ήταν οι κοσμικές ακτίνες.
- Το 2008, το αεροσκάφος, που εκτελούσε το δρομολόγιο από το Αυστραλιανό Περθ στη Σιγκαπούρη, ανέβηκε απότομα 210 μέτρα. Το ένα τρίτο όλων των επιβατών και του πληρώματος τραυματίστηκαν. Ο λόγος είναι η αστοχία του αυτόματου πιλότου. Επιπλέον, οι υπολογιστές της αεροπορικής εταιρείας προκάλεσαν επίσης αρκετά σφάλματα. Η έρευνα απέκλεισε όλες τις πιθανές αιτίες τέτοιων διαταραχών στα συστήματα, εκτός από την κοσμική ακτινοβολία.
Σύνοψη
Τώρα οι διαχειριστές συστήματος και οι προγραμματιστές έχουν μια εξήγηση για δυσλειτουργίες και αστοχίες στην τεχνολογία υπολογιστών. Για όλα φταίει η κοσμική ακτινοβολία! Και αν χωρίς αστεία - ας θυμηθούμε ότι η ζωή στον πλανήτη Γη γενικά και το σώμα μας ειδικότερα είναι πολύ εύθραυστα βιολογικά συστήματα. Δισεκατομμύρια χρόνια βιολογικής εξέλιξης δοκίμασαν όλες τις μορφές οργανικής ζωής υπό τις συνθήκες του πλανήτη μας. Μπορούμε να προστατευτούμε από πολλά, αλλά υπάρχουν πάντα απειλές που πρέπει να φοβόμαστε. Και για να προστατευτείτε σωστά, πρέπει να γνωρίζετε τις απειλές. Επίγνωση σημαίνει οπλισμένος. Αλλά οι αστροναύτες θα συνεχίσουν να πετούν στον Άρη, ίσως όχι μέχρι το 2030, αλλά θα πετάξουν σίγουρα! Εξάλλου, εμείς οι άνθρωποι θα στοχεύουμε πάντα στα αστέρια!
