strict warning: Only variables should be passed by reference in /usr/share/drupal6/modules/book/book.module on line 559.

Ներգործություն. Տիեզերական ճառագայթների տեխնոլոգիական և կենսաբանական ազդեցությունները

Ճառագայթումն ազդում է էլեկտրոնիկայի և այլ չպաշտպանված տեխնոլոգիական սարքավորումների վրա, ինչպես նաև կենդանի էակների բջիջների վրա: Այստեղ ճառագայթում նշանակում է էլեկտրամագնիսական ալիքներ (ֆոտոններ), չեզոք (նեյտրոններ) և էլեկտրական լիցքավորված էներգետիկ մասնիկներ(էլեկտրոններ, պրոտոններ, He-ի իոններ` ալֆա մասնիկներ, և ցանկացած այլ քիմիական տարրերի իոններ, որոնց մենք անվանում ենք ծանր իոններ): Մթնոլորտի բաղադրությունը կարող է մեծանալ ճառագայթման հետ փոխազդեցությունից: Իոնացումը ավիացիայի համար մեծ նշանակություն ունի, քանի որ այն սահմանում է էլեկտրամագնիսական ալիքի տարածման պայմանները: Արեգակնային համակարգից դուրս տիեզերական ճառագայթների շարունակական հոսքը և արևից առաջացող անցումային հոսքը ազդում են տեխնոլոգիաների և կյանքի վրա, եթե այն չի պաշտպանվում մթնոլորտի հաստ շերտի կամ Երկրի մագնիսական դաշտի կողմից: Տիզերական եղանակի փոփոխվող պայմանները ստեղծում են զանազան ճառագայթման վտանգներ:

Տիեզերական ճառագայթման բնական միջավայրը կարելի է բաժանել 2 դասակարգերի. մասնիկներ՝ գերված մոլորակային մագնետոսֆերաների կողմից ճառագայթային գոտիների մեջ և արտամոլորակային մասնիկների պոպուլյացիաներ, որոնք ներառում են էլեկտրոններ, պրոտոններ, և պարբերական աղյուսակի բոլոր տարրերի ծանր իոնները: Արտամոլորակային բաղադրիչը կազմված է գալակտիկական տիեզերական ճառագայթների մասնիկներից և արևային էներգետիկ մասնիկներից՝ կապված արևային բռնկումների և պսակի զանգվածների ժայթքումների հետ: Դրանց ազդեցությունը տեխնոլոգիաների և կենդանի էակների վրա կքննարկվի այս հոդվածում: Ընդգծվել են բոլորին հասանելի համակարգչային մոդելները և նեյտրոնային մոնիտորների դերը արտամոլորակային ճառագայթման վերահսկողության և կանխագուշակման մեջ:

Տեխնոլոգիական ազդեցությունը

Գոյություն ունեն էներգետիկ մասնիկների կողմից տիեզերանավերի սարքավորումներին և նույնիսկ օդանավերին հասցվող անմիջական վնասների տարբեր տեսակներ:

  • Էներգետիկ մասնիկը կարող է իոնացնել ատոմները և տեղաշարժել իր բյուրեղային վանդակի մեջ: Օրինակ, արևային պանելը տիեզերանավի վրա, որը Երկրի մթնոլորտին ստիպում է կորցնել իր հատկությունները էներգետիկ մասնիկների կողմից հասցված տեղաշարժման վնասների կումուլյատիվ էֆֆեկտների պատճառով: Մեծ էներգիայով արևային էներգետիկ մասնիկը նույնիսկ կարող է մի քանի օրերի ընթացքում պատճառել նույն դեգրադացիան, ինչ կհասցներ ողջ տարվա գործունեության ընթացքում միայն գալակտիկական տիեզերական ճառագայթների ազդեցությունը: Իոնացումը հաճախ այն հիմնական մեխանիզմն է, որը տիեզերանավի էլեկտրոնիկայի աշխատանքը փչացնում է: Տեֆլոնի մեխանիկական և էլեկտրական հատկանիշները ևս կարող են փոխվել, երբ նյութը բարձր աստիճանի ճառագայթում է ստանում, ինչպես նաև ներկը ջերմային վերահսկողության համար: Այս ամենը կարճացնում է սարքավորման կենսագործունեությունը:
  • Եզակի դեպքերի էֆֆեկտների (ԵԴԷ) մեջ վնասն առաջանում է առանձին իոնացնող մասնիկից, որը հատում է միկրոէլեկտրոնային սարքը: Հարվածող էներգետիկ մասնիկի միջոցով էլեկտրոն-անցքային զույգերի ստեղծումը կարող է խզել էլեկտրական շղթայի նորմալ անդրադարձը: Եզակի դեպքերի խափանումները (ԵԴԽ) առաջանում են մասնավորապես սկզբնական տիեզերական ճառագայթների ծանր իոնների կամ երկրորդականների միջոցով՝ ծնված մթնոլորտում սկզբնական բարձր էներգիայի պրոտոնի միջոցով: Դրանք կարող են տիեզերանավերի համակարգիչներին տալ սխալ հրամաններ, մինչդեռ ֆիքսատորները էլեկտրոնային սարքերի սխալ վիճակներ են, որտեղ դրանք այլևս չեն արձագանքում մտնող ազդանշաններին: ԵԴԷ-ի վատագույն դեպքեր են այրումները, ինչը նշանակում է անփոփոխ և շղթայական վնաս պարազիտային հոսանքի հոսքի միջոցով: Աճող խոցելիությունը պայմանավորված է տեխնոլոգիաների մինիատյուրիզացմամբ, որտեղ միանգամյա լիցքավորումները կարող են բավարար էներգիա փոխանցել ԵԴԷ-ի համար:
  • Էներգետիկ էլեկտրոնները նաև տարբեր տեսակի վնասներ են առաջացնում , երբ մուտք են գործում տիեզերանավ և փոխանցում են իրենց էներգիան և էլեկտրական լիցքավորումը: Որոշակի կետում սա կարող է առաջացնել լիցքաթափում, որը կխանգարի գործիքների և դետեկտորների աշխատանքին, խոչընդոտում է սարքավորումների ցուցումներ գրանցելուն, հասցնում է նյութերի էրոզիային: Ներխուժման խորությունը և խնդրի առաջացման գոտին կախված են մասնիկի էներգիայից:

Նման դեպքերի քանակի նվազեցումը կախված է նյութերի և սարքավորումների կառուցվածքից, որը պետք է կայուն դարձվի տարբեր տեսակների մասնիկների վնասների դեմ: Այն աստիճանը, որին պետք է հասնել սրա մեջ կախված է մասնիկի ինտենսիվության երկարաժամկետ զարգացումից և արևային բռնկման դեպքերի քանակից. արևային շրջափուլից, որի ճիշտ կանխագուշակումը, հնարավորության դեպքում, կարող է օգնել սահմանելու հատուկ արբանյակների պահանջները:

Սակայն քանի որ տիեզերական եղանակը և հատկապես մասնիկների հոսքերը տարբեր են, կան ժամանակահատվածներ, երբ խորհուրդ է տրվում կամ պետք է դադարեցվի. օրինակ, տիեզերանավերի թռիչքը կամ դրանց գործարկումը ուժեղ էներգետիկ մասնիկի դեպքերի ժամանակ, հատկապես, երբ դրանք աշխատում են բևեռային գոտիների ուղեծրերի մեջ:

Օդանավերի աշխատանքը բևեռային չվերթների ժամանակ ևս ենթակա է էներգետիկ մասնիկների և դրանց կողմից Երկրի մթնոլորտի մեջ ստեղծվող երկրորդական մասնիկների ազդեցությանը, քանի որ այս մասնիկները փոխում են մթնոլորտի վիճակը, հատկապես բևեռային մթնոլորտը, որն ավելի քիչ է պաշտպանված Երկրի մագնիսական դաշտի կողմից: Համեմատաբար ցածր էներգիայի բազմաթիվ պրոտոնները, որոնք կարող են ներթափանցել 50-70կմ բարձունքների միջով, իոնացնում են բևեռային իոնոսֆերան: Արևային էներգետիկ մասնիկների այս էֆֆեկտը կոչվում է բևեռային գլխարկի կլանում (ԲԳԿ), քանի որ բարձր իոնացումը առաջացնում է էլեկտրոմագնիսական ալիքների բարձր կլանում ցածր հաճախականություններում, ինչպես օրինակ նրանք, որոնք կիրառվում են օդանավերի հետ հաղորդակցվելու համար: Քաղաքացիական օդանավերը ուղղությունը շեղել են դեպի ավելի ցածր բարձրություններ անցյալում խոշոր արևային էներգետիկ մասնիկների դեպքերի ժամանակ (օրինակ 2005թ-ի հունվարը)՝ դրանց ղեկավարման կայանների հետ հաղորդակցման հնարավորության վերականգնման համար:

Երկրի մագնետոսֆերան ոչ միշտ է պաշտպանիչ դեր կատարում, այն կարող է նաև վտանգ հանդիսանալ: Արևային քամին շարունակաբար էներգիան դնում է համակարգի մեջ, որն արտանետվում է պայթյունային դեպքերի ժամանակ, որոնք կոչվում են մագնետոսֆերային ենթափոթորիկներ: Մեծ էներգիայի էլեկտրոնների հոսքերը, որոնք առաջանում են այս դեպքերի ժամանակ մագնետոսֆերայի մեջ, ստեղծում են լիցքերի կուտակում հաղորդակցային տիեզերանավերի վրա: Այս դեպքերը տեղի են ունենում արևի հանդարտության պայմաններում, երբ արևային քամու արագ հոսքը պսակի անցքերից հատկապես արդյունավետ է Երկրի մագնետոսֆերա էներգիա փոխանցելու համար:

Էջի սկիզբ


Բիոլոգիական ազդեցությունը

Էներգետիկ մասնիկները հնարավոր վտանգ են առողջության համար, քանի որ դրանք կարող են վնասել բջիջները. երբ էներգետիկ մասնիկը հարվածում է բջիջին, այն փոխանցում է էներգիայի մի մասը՝ բջիջը կազմող մոլեկուլների էլեկտրոնների հետ փոխազդեցության միջոցով: Այս փոխազդեցության հետևանքը կախված է էներգետիկ մասնիկի տեսակից և էներգիայից (պրոտոն, իոն, էլեկտրոն, նեյտրոն): Մոլեկուլներին հասցված ցանկացած վնաս, հատկապես ԴՆԹ-ին, կարող է բջիջի ապագայի համար լուրջ հետևանքներր ունենալ, դրա կիսվելու հնարավորության և կազմի պահպանման վրա: Բջիջի սխալ գործունեությունն իր հերթին կարող է ազդել այն օրգանի հյուսվածքի վրա, որի մասն է կազմում:

  • Վնասված բջիջը կարող է վերականգնվել: Եթե դա նրան չհաջողվի, այն կմեռնի: Եթե չափից դուրս շատ բջիջներ մեռնեն, օրգանը կարող է դադարել նորմալ գործել:
  • Եթե վերականգնումը ամբողջական է, բջիջը կարող է շարունակել կիսվել մի քանի անգամ, սակայն կարող է դուստր բջիջին որոշակի վնասներ փոխանցել: Կրկին, չափազանց շատ դուստր բջիջների սխալ գործունությունը կարող է օրգանին մեծ կամ նույնիսկ անուղղելի վնաս հասցնել: Այն վնասված բջիջները, որոնք չեն մահանում, կարող են նաև քաղցկեղի բջիջների նախադրյալներ դառնալ:

Տիեզերական ճառագայթումը այսպիսով կենդանի էակների համար երկու տեսակի վտանգ է ստեղծում.

  • Բարձր ճառագայթման մակարդակը անմիջական վտանգ է առողջության կամ նույնիսկ կյանքի համար: Սա վտանգ է մարդկանց համար տիեզերական թռիչքների ժամանակ՝ Երկրի մագնետոսֆերայից դուրս: Արևային էներգետիկ մասնիկների դեպքերը հետևաբար լուրջ վտանգ են համարվում Լուսին կամ Մարս թռիչքների ժամանակ: 1972թ-ի օգոստոսի 4-ի տեղի ունեցավ մեծ արևային դեպք Ապոլլոյի Լուսին թռիչքի ժամանակ: Դա մահացու հետևանքներ կունենար, եթե թռիչքն այդ պահին ընթացքի մեջ լիներ: Հետևաբար, տիեզերագնացների ապահովությունը հետագա տիեզերական թռիչքների համար կարևոր խնդիր է:
  • Ճառագայթման ցածր չափաբաժինները չեն կարող ունենալ անմիջապես նկատելի հետևանքներ, այլ դանդաղ ազդեցության վտանգ կհանդիսանան: Տիեզերական առաքելությունների անձնակազմերը և նույնիսկ ավիացիոն անձնակազմը, որը հաճախակի է թռչում բարձր ճառագայթման ենթակա շրջաններով, ինչպես օրինակ բարձրադիր (բևեռային) գոտիները նույն վտանգին են ենթակա:

Քարտեզը ցույց է տալիս ճառագայթման չափաբաժինները չափված ռուսական MIR տիեզերական կայանից՝ Ֆրանսիական Տիեզերական Գործակալության CNES Nausicaa փորձի ժամանակ, արևային էներգետիկ մասնիկների դեպքերից ուժեղ ռադիո ճառագայթման ժամանակ, 1989թ-ի հոկտեմբերին: Շրջանի տրամագիծը տալիս է չափաբաժնի ուժգնությունը, ամենամեծ շրջանը համապատասխանում է մոտ 2 մԶվ/ժ: MIR-ի ուղեծիրը, 420 կմ բարձրության և Երկրի հասարակածի նկատմամբ 51° թեքությամբ, տանում է կայանը Կանադայից վերև բևեռային մագնիսական գոտիներով և Ավստրալիայից հարավ Խաղաղ օվկիանոսով: Այնտեղ ստացած ճառագայթման չափաբաժինները, ինչպես ցույց են տալիս շրջանների տրամագծերը, շատ ավելի բարձր են, քան այլ լայնություններինը՝ բացառությամբ հարավային Ատլանտյան օվկիանոսից վերև թույլ մագնիսական դաշտի գոտուց: Այնտեղ ճառագայթման բարձր չափաբաժինները պայմանավորված չեն արևային դեպքերով, այլ Երկրի մագնիսական դաշտում թափառող մասնիկներով:

Ճառագայթման չափաբաժինները ըստ տիեզերական ճառագայթների

Ճառագայթման ազդեցությունը առողջության վրա կախված է հյուսվածքի կողմից կլանված էներգիայի քանակից (որքան ուժեղ է մասնիկների հոսքը, այնքան շատ էներգիա կփոխանցվի), ինչպես նաև մասնիկների տեսակներից, դրանց էներգիայից, և օրգանից: Օրինակ, ռենտգենյան ճառագայթները էներգիա են փոխանցում համեմատաբար միասնական կերպով, մինչդեռ նեյտրոնների էներգիայի փոխանցումը առավել սահմանափակ է՝ կախված հյուսվածքների մեջ միջուկային փոխազդեցություններից: Նեյտրոններն ունեն լեզիոններ ստեղծելու ավելի մեծ հնարավորություն, քան բարձր էներգիաների պրոտոնները, էլեկտրոնները կամ գամմա ճառագայթները:

Տիեզերական կայանների և ավիացիոն անձնակազմի կողմից ստացված ռադիացիոն չափաբաժինները պետք է վերահսկվեն, քանի որ ազդեցությունները կուտակվելով դառնում են ճառագայթման ցածր աստիճաններ: Միավորը, որը կիրառվում է չափելու համար երկարացված ճառագայթման կումուլյատիվ ազդեցությւոնը համեմատաբար ցածր ճառագայթման մակարդակների վրա Սիվերտն է (Ռոլֆ Սիվերտ, շվեդացի ֆիզիկոս 1896-1966): Այն ներկայացնում է մարդու օրգանիզմի տարբեր օրգանների կողմից կլանված ճառագայթման չափաբաժինների հանրագումարը՝ չափված (1) ըստ մասնիկների տեսակների (բարձրագույն քաշը ալֆա մասնիկների և ծանր միջուկների համար. նեյտրոններ, պրոտոններ, վերջապես պրոտոններ և էլեկտրոններ); (2) անպաշտպան օրգանով՝ աչքի առաջ ունենալով իոնացնող ճառագայթումների նկատմամբ դրա ընկալունակությունը:

Ճառագայթման չափաբաժինների որոշ օրինակներ

  • Երկրի վրա ռադիոակտիվության բնական չափը միջինում մեկ տարում 2.4 մԶվ է՝ տարբեր երկրներում գոյություն ունեցող մեծ տարբերություններով: Ծովի մակերևույթին տիեզերական ճառագայթների ազդեցությունը 0.3 մԶվ է:
  • Բժշկական ռադիոգրամմայի ժամանակ ստացված ճառագայթման չափաբաժինը տատանվում է 0.1-ից մինչև մի քանի տասնյակ մԶվ՝ կախված ռադիոգրամմայի տեսակից:
  • Տրանսատլանտիկ թռիչքի ժամանակ ստացվող գալակտիկական տիեզերական ճառագայթների բնորոշ չափաբաժինը (Եվրոպա-Հյուսիսային Ամերիկա) 0.05 mSv է: Այն կարող է զգալիորեն աճել արևային էներգետիկ մասնիկի դեպքի ժամանակ (մինչև 10 ցուցանիշով աճ արձանագրվել է դեպքի վրա մաքսիմում ազդեցության ժամանակ – սակայն այդ դեպքերը բավականին հազվադեպ են և կարճ, այսպիսով տարեկան չափաբաժինը հիմնականում արմատապես չի փոխվի): Օդանավերի անձնակազմը և հաճախակի թռչող օդաչուները կարող են ստանալ մի քանի մԶվ տարեկան չափաբաժիններ:
  • Ավիացիոն ընկերություններից այժմ պաշտոնապես պահանջվում է ստուգել, որպեսզի անձնակազմը, բոլոր մյուս աշխատողների նման, չստանա 100 մԶՎ –ից բարձր չափաբաժին 5 տարիների ընթացքում՝ մաքսիմում 50 մԶվ տվյալ տարվա համար: Եթե անձնակազմում կան հղիներ, քանի որ պտուղը առավել վտանգված է, նրանք չպետք է ստանան ավելի քան 1 մԶվ մինչև հղիության վերջը:
  • Տիեզերական թռիչքը դեպի Մարս նախատեսում է 1 Զվ-ին հավասար ճառագայթման չափաբաժին՝ պայմանավորված գալակտիկական տիեզերական ճառագայթներով: Այս չափաբաժինը չի ներառում մեծ արևային մասնիկների բռնկումների դեպքերից ստացված ճառագայթման քանակը, որը կարող է լինել շատ ավելի բարձր և կյանքի համար անմիջական վտանգ ներկայացնել, եթե համապատասխան պաշտպանիչ շերտեր ձեռնարկվեն:

Նկատի առեք, որ քանի որ Սիվերտը հաշվարկում է վտանգը ճառագայթման ցածր մակարդակներում (ստոխաստիկ էֆֆեկտներ), իմաստ չկա խոսել 1 Զվ-ից բարձր արժեքների մասին:

Հետագա տեղեկությունների համար այցելեք. http://www.sievert-system.org/WebMasters/en/index.html

Էջի սկիզբ


Մասնիկների հոսքերի մոդելավորումը, մոնիտորինգը և կանխագուշակումը Երկրի մթնոլորտի մեջ

Համակարգչային կոդեր

Բարդ տիեզերական միջավայրի վերլուծությունը և դրա ազդեցությունը տիեզերական համակարգի վրա հանգեցրին էմպիրիկ կամ էմպիրիկանման մոդելների մշակմանը տարբեր կազմակերպությունների կողմից, հաճախ իրարից անկախ: Ինչ վերաբերվում է տիեզերական ճառագայթներին, ամենահայտնի և կիրառվող մոդելը Տիեզերական Ճառագայթների Ազդեցությունն է Միկրոէլեկտրոնիկայի վրա (անգլերեն CREME)՝ մշակված NASA-ի կողմից, որը հասանելի է նաև Տիեզերական Միջավայրի Տեղեկատվական համակարգի միջոցով (SPENVIS)՝ մշակված ESA-ի կողմից: Երկուսն էլ ունեն ինտերնետային պարզ ինտերֆեյս:

Գալակտիկական տիեզերական ճառագայթների մոդելը կանխագուշակում է մասնիկների հոսքի սպեկտրը պարբերական աղյուսակի բոլոր տարրերի համար՝ Ջրածնից մինչև Ուրան և 1-ից մինչև 10,000 ՄէՎ/նուկլոն՝ տատանվող մասնիկների համար: Էներգիա-մասնիկ հոսքի սպեկտրը վերածվում է էներգիայի գծային փոխանցման սպեկտրի (ԳԷՓ), որը կարևոր պարամետր է հասկանալու համար տիեզերական միջավայրի սպառնալիքների աստիճանը միկրոէլեկտրոնիկայի համար: Դա նաև կարևոր քայլ է ԵԴԽ քանակը հաշվելու համար:

ԳԷՓ սպեկտրի (SPENVIS) ինտերֆեյսի ծրագրի կիրառման միջոցով տիեզերական միջավայրի և ԵԴԽ հաճախականության չափման օրինակ է ներկայացված նկարում՝ տիեզերանավի համար գեոստացիոնար ուղեծրի մեջ 2005թ-ի հուլիսի 14-18 ընկած ժամանակահատվածում: Դիտարկվել են հետևյալ դեպքերը. գալակտիկական տիեզերական ճառագայթներ (GCR; M=1), 90% տիեզերական ճառագայթների վատագույն մակարդակ, Գալակտիկական Տիեզերական Ճառագայթներ և առանձին իոնացված անոմալիկ բաղադրիչ (M=4), նորմալ բռնկման հոսք և միջին կառուցվածք (M=5), նորմալ բռնկման հոսք և վատագույն դեպքի կառուցվածք (M=6), 10% վատագույն դեպքի բռնկման հոսք և միջին կառուցվածք (M=7) ինչպես նաև վատագույն դեպքի բռնկման հոսք և վատագույն դեպքի կառուցվածք (M=12):

Նեյտրոնային մոնիտորների միջոցով մասնիկների հոսքի մոնիտորինգը և կանխագուշակումը:

Նեյտրոնային մոնիտորների տվյալները արտամոլորակային ճառագայթման մոնիտերինգի և կանխագուշակման կարևորոգույն տարրերն են:

  • Դրանք կարող են օգտակար ազդանշաններ տրամադրել ցածր էներգիաների մասնիկների զանգվածային անկումներից մի քանիսից մինչև տասնյակ րոպեներ առաջ. տասնյակից հարյուրավոր ՄէՎ՝ Երկրի մոտակայքում, եթե մի քանի կայանների ցանցը տրամադրում է բարձր լուծողականության տվյալներ իրական ժամանակում:
  • Նեյտրոնային մոնիտորների տվյալները հնարավոր են դարձնում մասնիկների ճառագայթման հաշվարկը տիեզերական միջավայրում և մթնոլորտի մեջ տարբեր բարձրություններում: Դրանք կարևոր տեղեկատվություն են ապահովում Հելիոսֆերայում գալակտիկական տիեզերական ճառագայթման փոխազդեցության մասին պլազմաների և մագնիսական դաշտերի հետ, ինչը կարող է նաև բացահայտել միջմոլորակային խախտումների մոտեցումը: Ի տարբերություն արբանյակների, նեյտրոնային մոնիտորների աշխատանքը այս դեպքերից չի տուժվում:

Միջուկային ատոմակայանների կամ հիվանդանոցներում ռենտգենյան սարքավորումներով աշխատող անձնակազմի օրինակով, օդանավի յուրաքանչյուր անդամի ճառագայթահարման վտանգը պետք է վերահսկվի (1996թ-ից Եվրոպական հրահանգ, որը ազգային օրենք է դարձել): Նեյտրոնային մոնիտորները տրամադրում են ընկնող տիեզերական ճառագայթների հոսքերի մոնիտորինգի հիմնական տվյալները, որոնք այնուհետև էմպիրիկ մոդելների միջոցով վերածվում են ճառագայթման չափաբաժնի: