Страница 20 из 26
Казалось бы, все ясно. Вспышки, которые видели космонавты во время полетов к Луне, возникали тоже за счет тяжелых частиц, входящих в состав космических лучей. Эти приходящие из глубин Галактики частицы обладают настолько большой энергией, что способны без задержки проходить через защитные экраны толщиной в десятки сантиметров. И предотвратить их проникновение внутрь космических кораблей пока практически невозможно.
При полете корабля «Аполлон-16» проводилось два сеанса наблюдения космических частиц: на пути к Луне и при обратном путешествии. Во время первого сеанса космонавт Чарльз Дьюк надевал специальное приспособление с фотоэмульсией для регистрации проникающих частиц. Джон Янг наблюдал вспышки, надев светозащитные очки, а Кен Маттингли записывал наблюдения своих товарищей. Вспышки появлялись нерегулярно: в среднем Дьюк наблюдал вспышку за 1,3 минуты, Янг — за 3,6 минуты. Во время второго сеанса, который длился 32 минуты, все трое надели светозащитные очки. Дьюк отметил 15 вспышек, Янг — 7, а Маттингли не видел ни одной — он был первым космонавтом, не видевшим вспышек на этой трассе.
Почему же такая разница в показаниях? Вероятнее всего, это связано с тем, что оборудование и приборы космического корабля частично поглощают излучение, создавая неравномерное поле облучения.
Но так ли безопасны попадания этих «космических пуль» в живые ткани организма? Ответ на эти вопросы дали шлемы, космонавтов — участников полета к Луне в 1968 году на корабле «Аполлон-8», а также тех, кто в 1969 году высадился на ее поверхность («Аполлон-12»). Вернее, не сами шлемы а особые пластиковые оболочки, нанесенные на них. Эти оболочки были сделаны из лексана — материала, который по своей реакции на воздействие космических частиц схож с тканями человеческого организма. Таким образом, шлемы были своеобразными детекторами тяжелых частиц.
Проходя через плотное вещество, космические частицы оставляют след. Они смещают атомы вещества, разрывают между ними связи. Все эти нарушения в лексане можно проявить при помощи особой обработки и по ним определить уровень радиационной опасности во время длительных космических полетов.
Воздействия различных частиц неодинаковы. Больше всего неприятностей доставляют тяжелые частицы. Пробивая верхние слои вещества, они тормозятся и в его глубине теряют максимум своей энергии. Поэтому именно на излете частицы наиболее опасны.
Если частица пройдет через ядро живой клетки, то клетка теряет способность к воспроизводству. Поэтому важно знать не только интенсивность частиц, но и их энергию, глубину расположения облучаемых органов. Оказалось, что наиболее уязвимые части тела — живот и голова.
Медики тщательно изучили треки — следы, оставленные в шлемах американских космонавтов частицами, — и определили уязвимость различных органов, а затем провели оценку числа клеток, которые могут погибнуть при различных космических полетах. Оказалось, что при полетах к Луне космонавты облучаются в той же степени, что и врачи-рентгенологи за такое же время. Иное дело — длительное путешествие. За время полета к Марсу и обратно, полету, который займет около двух лет, космические лучи разрушат, если на корабле не будет специальной защиты, около 0,12 % клеток в коре головного мозга, 0,05 % —в сетчатке глаз и свыше 1,5 %—в центральной нервной системе. Это довольно много!
Однако опасность представляют не только тяжелые галактические частицы. Таят в себе опасность и заряженные частицы, испускаемые Солнцем во время вспышек, особенно крупных. При некоторых из них доза облучения может достигать весьма опасных для человека величин. Поэтому особенно важно прогнозирование солнечной активности. Установив закономерности возникновения вспышек, мы можем приурочивать время стартов на далекие планеты к тому периоду в жизни Солнца, когда активные области находятся на его обратной стороне. Тогда даже во время сильных вспышек попадание солнечных космических лучей в околоземное пространство маловероятно.
Необычайно полезны наблюдения со спутников серии «Прогноз». Они позволяют непрерывно контролировать состояние космической среды. А эксперименты, проводимые на спутниках серии «Космос», показывают, что на орбитах с высотой апогея до четырехсот километров доза космического излучения благодаря защитному действию магнитного поля Земли в 3–4 раза ниже, чем в открытом космосе. Солнечные же космические лучи практически не достигают орбит, на которых работают советские космические корабли и обитаемые орбитальные станции.
Есть, однако, и еще один источник космической опасности — заряженные частицы, захваченные магнитным полем Земли, — радиационные пояса. Потоки протонов и электронов в них очень велики. Однако расположение радиационных поясов известно, поэтому трассы космических кораблей можно проложить так, чтобы они пролегали далеко от центральной части поясов, там, где концентрация частиц невелика. Если же пребывание корабля в опасных зонах по каким-либо причинам все же необходимо, то время, когда они должны находиться в них, стараются свести к минимуму.
Но почему Рукавишников все же видел вспышки света, ведь «Союз» летал ниже радиационных поясов? Дело, невидимому, в том, что радиационные пояса не являются геометрически идеальными. И виноваты в этом магнитные аномалии — участки земли, в пределах которых магнитное поле претерпевает резкие изменения на протяжении нескольких километров и даже метров. Такие скачки связаны с залеганием в этих местах пород, отличающихся своими магнитными свойствами от окружающих. Аномалии искажают конфигурацию радиационных поясов, из-за чего зоны повышенной радиации наблюдаются в этих районах на высоте двести километров и ниже.
Самая большая область повышенной радиации связана с Бразилией, точнее — с ее магнитной аномалией. Здесь поток частиц в виде огромной воронки как бы спускается из космоса к атмосфере. На некоторых витках космические корабли могут попадать в такие области интенсивных потоков излучения. Протоны, входящие в состав этих излучений, взаимодействуя с оболочками кораблей, порождают нейтроны, которые могут вызвать эффект вспышек, подобный наблюдаемым при экспериментах с нейтронами на ускорителях. Когда максимальная световая чувствительность глаза совпадает с прохождением корабля через область аномалии радиационного пояса, тогда и можно ожидать возникновения в глазу космонавта вспышки.
Итак, полеты по околоземным орбитам и короткие перелеты к Луне необходимо согласовывать с активностью Солнца. А как же быть с полетами к далеким планетам, таким, как Марс и Венера? Неужели из-за тяжелых галактических частиц космонавтам никогда не достичь их поверхности? Не торопитесь с выводами. Во-первых, отважных космонавтов укрывает сам корабль, а во вторых, им может помочь… Солнце.
Конечно, герметическая оболочка космического корабля, оберегающая исследователей космоса от холода и пустоты межпланетного пространства, служит в какой-то мере защитой от радиации. Смертоносные для всего живого ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, идущие от Солнца, излучения, от которых нас надежно защищает атмосфера, полностью поглощаются оболочкой корабля. Но высокоэнергичные тяжелые частицы свободно проходят через нее. При этом они теряют часть своей энергии и становятся, как мы уже говорили, наиболее опасными, так как на излете могут причинить наиболее серьезные повреждения. Поэтому, чтобы свести все возможности облучения к минимуму, радиационная защита строится многоступенчатой.
Первой принимает на себя удар оболочка. Она делается из нескольких слоев различных материалов, которые подбираются так, чтобы максимально ослабить мощность потока проникающих частиц. Для прорвавшихся частиц конструкторы предусматривают вторую линию обороны. Сложное оборудование корабля, многочисленные приборы, панели, кресла, топливные баки монтируются так, чтобы оградить космонавтов, их наиболее чувствительные органы от губительного космического излучения. Может существовать и еще одна линия защиты — специальные миниатюрные радиационные убежища, где космонавты будут пережидать ухудшение «радиационной погоды» (для солнечных вспышек это время составляет несколько часов). В эти периоды управление и контроль возьмут на себя автоматы.