Страница 100 из 123
В настоящее время отсутствуют точные данные об отношении потока ядер группы углерода, азота, кислорода к потоку ядер группы лития, бериллия, бора (наиболее интересных с точки зрения происхождения космических лучей). Вследствие этого не представляется возможным сделать окончательный вывод об определенном механизме генерации ядер и процессе движения ускоренных частиц в межзвездном пространстве. Чтобы получить новые сведения в этой области, необходимо знать величину отношения потоков вышеуказанных групп ядер с большой точностью.
Параллельно с этими измерениями проводились измерения потоков более тяжелых ядер. Интегральным черенковским счетчиком измерялись потоки ядер с зарядом больше пяти, пятнадцати и тридцати. Измерения, проведенные на второй советской космической ракете, позволили зафиксировать этим методом случаи большого увеличения (в 10 раз) интенсивности потоков ядер с зарядом больше пятнадцати, коррелированные с радиоизлучением Солнца, причем зафиксированные релятивистские ядра выходили из Солнца компактными группами. Этот факт впервые показал, что Солнце способно генерировать релятивистские ядра, причем преимущественно ускоряются тяжелые ядра. Дальнейшее изучение этих процессов даст возможность попять связь радиоизлучения Солнца с космическими лучами, а также разобраться в механизме генерации космических лучей Солнцем.
Полет второго космического корабля и возвращение его на Землю позволили получить в космическом пространстве фотографии тех процессов, которые происходят в микромире. Для этой цели использовались так называемые ядерные фотоэмульсии. Пролетая сквозь эти эмульсии, частицы космических лучей испытывают столкновения с ядрами атомов. В результате этих соударений не только разрушаются атомные ядра, но и рождаются новые частицы. Возникшие частицы испытывают ряд превращений. В эмульсии происходят новые акты взаимодействия частиц, созданных: в результате первого столкновения с атомными ядрами вещества.
Каким законам подчиняются все эти явления? Это не установлено до сих пор.. Для того чтобы раскрыть тайны материи, необходимо прежде всего получить детальные сведения о всех тех процессах, которые происходят в микромире. С помощью» ядерных фотоэмульсий можно получить достаточно подробные фотографии этих явлений. Рассматривая фотоэмульсии в микроскоп, можно восстановить картину процессов, протекавших в течение миллиардных долей секунды.
Обладающие высокой энергией частицы космических лучей весьма интенсивно взаимодействуют с веществом. Поэтому при вторжении космической частицы в атмосферу она быстро обрастает роем вторичных, ею созданных частиц. По этой причине необходимо проводить исследования за пределами земной атмосферы. Вместе с тем отправленная в полет ядерная фотоэмульсия должна быть возвращена в лабораторию в полной сохранности.
Известно, что построенные на Земле гигантские ускорители дают возможность получить частицы, обладающие энергией ниже определенного предела. В космических лучах встречаются частицы, обладающие в миллионы раз большей энергией. Подъем ядерных фотоэмульсий в космическое пространство позволит эффективна использовать этот существующий в природе огромный ускоритель.
На втором космическом корабле было размещено несколько блоков из толстослойных ядерных фотоэмульсий, при этом в одном из них предусматривалось непосредственное проявление фотоэмульсий на борту корабля. Проявление фотоэмульсий на борту корабля после заданного времени экспозиции (порядка 10 часов) позволяет более надежно выделить следы отдельных ядер на общем фоне космического излучения.
Автономное программное устройство фотоэмульсионного блока по истечении заданного времени дает команду, по которой находящийся внутри цилиндра поршень раздвигает проэкспонированные слои и одновременно впускает в рабочий объем проявляющий раствор. Проявление продолжается 90 минут, после чего программное устройство дает команду на удаление проявителя, которое осуществляется возвратным движением поршня, сжимающего слои. Затем следует команда на раздвижение слоен и поступление консервирующего раствора. В консервирующем растворе слои могут храниться несколько месяцев, вплоть до начала окончательной обработки фотослоев. При обработке должны быть изучены следы от релятивистских ядер первичного космического излучения и получены сведения о количественном соотношении потоков различных групп ядер.
На борту космического корабля были установлены еще три блока, заполненные толстослойной ядерной фотоэмульсией, не проявляемой в полете.
Блок ФЭ-2, предназначенный для регистрации элементарных процессов ядерного взаимодействия частиц высокой энергии (в области 1012 электроновольт и выше), содержал эмульсионную стопку, составленную из многих слоев ядерной фотоэмульсии. Толщина каждого слоя составляла 400 микрон. Размер его — 1О x 10 сантиметров. Между эмульсионными слоями размещались тонкие, порядка 1 миллиметра, «мишени» из легкого вещества.
Наличие в ядерной эмульсии атомов серебра и брома и помещенные «мишени» из легкого вещества дают возможность регистрировать случаи взаимодейстия нуклонов высокой энергии как с тяжелыми ядрами эмульсии, так и с легкими ядрами помещенных «мишеней».
Генерируемые в актах ядерного взаимодействия частиц высокой энергии нейтральные тг-мезоны дают начало фотонным ливням, для регистрации которых в блоке ФЭ-2 был установлен специальный детектор, располагавшийся под эмульсионной стопкой. Этот детектор состоял из 7 свинцовых пластин толщиной 5 миллиметров каждая (что соответствует одной лавинной единице длины). Между свинцовыми пластинами помещались ядерная эмульсия и люминесцентные индикаторы ливней, облегчающие обнаружение конкретных актов взаимодействия.
Анализ случаев электронно-фотонных ливней, зарегистрированных в ядерной эмульсии, дает некоторую количественную характеристику их, в том числе и энергию, передаваемую при взаимодействиях тг-мезонам. Знание этой энергии, а также анализ соответствующих событий, зарегистрированных в эмульсионной стопке, дает возможность определить некоторые параметры данного ядерного взаимодействия.
Таким образом, сопоставление полученных количественных характеристик для актов взаимодействия частиц первичного космического излучения высокой энергии с легкими и тяжелыми ядрами позволит выяснить специфику и дать некоторое заключение о механизме этого взаимодействия. Особый интерес здесь представит выяснение характера взаимодействия многозарядных частиц высокой энергии, исследование которого не представляется возможным в наземных условиях.
Для исследования многозарядных частиц в составе первичного космического излучения на борту были установлены фотоблоки Ф-1 и Ф-2. Блоки Ф-1 и Ф-2 представляли собой эмульсионные стопки объемом 0,8 литра каждый.
В настоящее время эмульсии обрабатываются в лабораториях. Одна из микрофотографий типичного ядерного взаимодействия, зарегистрированного в эмульсии, находившейся на борту космического корабля-спутника, показана на снимке.
Регистрация уровней (доз) космической радиации
Наличие в межпланетном пространстве космических лучей и радиационных поясов вблизи Земли представляет реальную опасность для полетов будущих путешественников в межпланетное пространство.
Космические лучи, состоящие из заряженных частиц больших энергий, подобно любой другой ионизирующей радиации, несомненно, биологически опасны. Однако благодаря тому, что число частиц космического излучения за пределами земной атмосферы мало (2 частицы на один квадратный сантиметр в секунду), создаваемая ими доза радиации относительно невелика (100 миллирентген за сутки, что лишь в два раза превышает принятую в настоящее время допустимую дозу).
За последнее время экспериментально доказано, что иногда возникает временное увеличение интенсивности космических лучей, связанное, вероятнее всего, с проявлением солнечной активности.
Установлено, что в момент вспышек космического излучения интенсивность его возрастает в тысячи раз. При этом доза радиации увеличивается до десятков рентген в час, что уже представляет реальную радиационную опасность.