Космические опасности и угрозы
Космические опасности и угрозы – это события космического масштаба или природные явления, обусловленные влиянием космических объектов, излучений и т.д., которые по интенсивности, масштабу распространения или продолжительности опасны для жизнедеятельности людей, объектов хозяйства и окружающей природной среды на Земле.
Любой биологический объект существует в определенных условиях, приспособившись к окружающей среде. Поэтому причины, которые могут вызвать изменение этих условий существования, следует рассматривать как потенциальные опасности для этого объекта. Основываясь на этом положении, различают следующие космические опасности и угрозы:
- космические лучи и электромагнитное излучение (см. опасные космические излучения ), поступающие на Землю из космоса ;
- солнце и солнечная активность ;
- солнечные и лунные затмения;
- астероиды и метеориты (см. метеоритные опасности , опасность астероидная ).
Негативное воздействие галактического космического излучения на нашу планету возможно через изменение им некоторых физических характеристик солнечно-земных связей (магнитные свойства Солнца и Земли, солнечный ветер и т.д.). Поскольку во время некоторых хромосферных вспышек на Солнце потоки солнечных космических лучей вблизи Земли в сотни раз превышают потоки галактических космических лучей, именно солнечное излучение (см. солнечная радиация ) космических полетов.
Солнечные космические лучи малой энергии оказывают существенное воздействие на состояние ионосферы Земли в высоких широтах, вызывая дополнительную ионизацию ее нижних слоев. Это приводит к ухудшению качества радиосвязи, а в некоторых случаях — к ее полному прекращению на коротких волнах. Поэтому очень важны систематические наблюдения хромосферных вспышек, всплесков радио- и рентгеновского излучения и др. проявлений солнечной активности, позволяющие, в тесной связи с измерениями интенсивности космических лучей, прогнозировать радиационную обстановку на трассах космических полетов, определять оптимальные условия связи с космическими аппаратами, а также радио- и телевизионной связи. Для этих целей существует Служба Солнца, ведущая систематические наблюдения за Солнцем и, в первую очередь, за солнечной активностью. Разработана система радиационной безопасности космонавтов, включающая комплекс средств и мероприятий, направленных на предупреждение и исключение неблагоприятных воздействий ионизирующих космических излучений. Ультрафиолетовая радиация (длины волн 10–400 нм), поступающая на Землю — наиболее опасная часть электромагнитного излучения для природных объектов и человека. Жизнь на Земле существует потому, что при длинах волн короче 290 нм излучение, идущее из космоса, полностью поглощается в верхних слоях атмосферы озоновым слоем , и выше. Излучение более мягкого диапазона длин волн (300–400 нм), которое лишь частично задерживается озоновым слоем Земли, в больших дозах приводит к ожогам кожи, ее старению, вызывает некоторые формы рака кожи. По прогнозам ученых, уже в течение ХХI века, в случае продолжения истощения озонового слоя, поступающая на Землю ультрафиолетовая радиация может увеличиться на 10%, что даст дополнительно 400 млн. заболеваний рака кожи и 7 млн. смертей у населения Земли.
Ультрафиолетовое излучение вызывает катаракту глаза и снижает иммунитет организма. Одним из методов борьбы с этими опасностями является работа, как на национальном, так и на межправительственном уровне по сохранению озонового слоя Земли, поддержанию его на уровне, способном защитить природные и живые объекты от избыточной ультрафиолетовой радиации.
Метеоритные опасности и опасность астероидная связаны, главным образом, с возможностью возникновения опасности для окружающей среды и жизнедеятельности людей при столкновении астероидов или продуктов их дробления с Землей. Значимыми могут оказаться сближения или даже столкновения мелких космических тел с космическими аппаратами и обитаемыми станциями, запущенными или пилотируемыми людьми. Такие явления могут приводить к изменениям орбит движения космических аппаратов, к нарушению связи с ними, к их повреждениям и полному разрушению, в случаях пилотируемых космических аппаратов возможна их разгерметизация и гибель космонавтов.
Опасности, связанные с солнечными и лунными затмениями , не столь глобальны, как рассмотренные выше, однако имеют значение непосредственно для каждого человека или животного. Затмения длятся недолго (длительность полного солнечного затмения от начала до конца всего 3–4 часа), однако они искажают привычные условия существования природных объектов, могут воздействовать на здоровье и самочувствие людей. Именно эти эмпирические факты многие века накапливали и классифицировали астрологи, порицаемые и гонимые наукой во все времена. Несмотря на известный скепсис, в последние годы активизировалось изучение связей самочувствия человека, особенно для больных с различными заболеваниями сердечнососудистой системы, с некоторыми космическими явлениями, в том числе с затмениями Солнца и Луны, с магнитными бурями и т.д. Критическое осмысление, изучение этих влияний, попытки их минимизировать — методы борьбы с такого рода опасностями. Другой способ защиты от них — заблаговременный прогноз аномальных космических явлений и ситуаций, опасных для человека.
Усиление солнечной активности, изменяет не только радиационную обстановку в околоземном пространстве, но воздействует на магнитосферу Земли, приводя к ее модуляциям. Магнитное поле Земли в значительной степени определяет условия существования жизни на поверхности нашей планеты, защищая ее от приходящих из космоса частиц и излучений. Изменения этого поля самым неожиданным образом воздействуют на объекты земной биосферы, начиная с энергетического и газового балансов в атмосфере и кончая самочувствием и смертностью отдельных людей и целых народов.
Источники: Поток энергии Солнца и его изменения. – М., 1980; Сергеев В.А., Цыганенко Н.А. Магнитосфера Земли. – М., 1980; Чечкин С.А. Основы геофизики. – Л., 1990.
Источник
Какие опасности грозят нам в космосе
Люди мечтают поскорее отправиться на другие планеты. Но мало кто думает о рисках, которые ожидают нас в процессе такого перелета… Вернее, думают о них только специалисты. Итак, с какими неприятными и даже опасными вещами придется столкнуться потенциальным астронавтам? Имейте в виду: одни из них могут доставить вам дискомфорт, а другие просто убьют…
Взлет с космодрома
Ужасный грохот в ушах и дикие перегрузки — это еще цветочки… В принципе профессиональные космонавты — люди тренированные и готовы к этому. Но всегда есть вероятность того, что что-то пойдет не так.
В истории космонавтики была масса катастроф, происходивших как раз на стадии взлета. И часто с человеческими жертвами. Никогда нельзя быть уверенным в том, что вы не попадете в их число.
Отсутствие физических упражнений
При отсутствии гравитации нашим мышцам больше не требуется поддерживать свой вес, и только за первую неделю они теряют 20 процентов массы. Кости перестают испытывать механические нагрузки и начинается остеопороз.
На Земле хотя бы простая ходьба позволяет более-менее поддерживать тело в форме. В космосе же такая возможность пропадает. Поэтому, когда вы вернетесь на Землю, последствия могут оказаться весьма плачевными.
Правда, космонавты хорошо знают об этом. На МКС ежедневно отводится не менее двух часов на занятия спортом.
Космический мусор
В космосе летают десятки тысяч «мусорных» объектов — в основном фрагменты отработавших свое аппаратов. И уже не раз от них страдала действующая космическая техника. Однажды был проведен эксперимент. В начале 2007 года с космодрома Цзиньчан запустили многоступенчатую ракету, несущую на борту 750-килограммовый снаряд.
Целью было уничтожить болтающийся на орбите метеоспутник. Это успешно удалось: снаряд врезался в спутник на скорости 8 километров в секунду и буквально стер его в порошок. А представьте себе — если бы на месте спутника был космический корабль с людьми? Или если бы астронавт вышел в открытый космос и в него угодил бы обломок мусора, летящий со скоростью пули?
Космическое излучение
Как известно, магнитное поле Земли защищает нас от космических лучей и солнечной радиации. Если бы не было магнитосферы, то постепенно наша планета лишилась бы атмосферы и океанов и стала бы пустынной.
Итак, высокоэнергетичные частицы способны повлиять на наш ДНК, и если облучение окажется слишком длительным, то по крайней мере онкологические заболевания астронавтам гарантированы. Если же ограничить время воздействия излучений, то они все равно повредят наши лимфоциты и это приведет к снижению иммунитета.
Космический вакуум
Некоторые распространенные страшилки о пребывании в космосе не имеют отношения к действительности. Так, в условиях вакуума сложно замерзнуть насмерть. Хотя там действительно очень холодно, чтобы замерзнуть, тело должно отдать тепло, а для этого требуется некая среда, которая в вакууме просто отсутствует. Так что для замерзания потребуется масса времени, а вы вряд ли столько пробудете на космическом холоде…
Довольно трудно и взорваться в вакууме. Давления там недостаточно, чтобы преодолеть химические связи кожных покровов, не позволяющие нашему телу лопнуть как шарик. Даже наша кровь не сможет вскипеть.
Зато вы сможете ощутить на себе иной эффект. Воздух из ваших легких и газ из пищеварительного тракта уйдут через ближайшие отверстия. И если то, что случится с желудком, еще можно пережить, то, оставшись без воздуха, вы вряд ли выживете. Если же вы каким-то чудом сумеете задержать в легких кислород, то, поскольку в космосе царит абсолютный нуль — температура -273 градуса по Цельсию, то все жидкости вашего тела, такие, как слюна, слезы и влага во внутренних органах, закипят и начнут испаряться. Ясно, что шансы на выживаемость в такой ситуации окажутся весьма низкими.
Космические расстояния
Но предположим, что мы счастливо избежали всех вышеупомянутых угроз и вышли за пределы Солнечной системы. Кстати, ближайшая к нашей звездная система Альфа Центавра расположена в 4,37 световых годах, или в сорока трех миллиардах километров от Земли. Это так далеко, что при современном уровне космических транспортных технологий участники пилотируемой экспедиции, скорее всего, скончались бы еще до входа в межзвездное пространство.
Если бы к тому времени не открыли бы какой-нибудь «кривой» путь, например, через черные дыры или «кротовые норы»… Так что мечта о путешествиях в дальний космос «живьем» пока остается несбыточной.
Также по теме:
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Источник
Угроза из космоса. Какому излучению подвергаются космонавты и наша планета?
Космическое излучение является ключевым фактором безопасности космонавтов, отправляющихся на Луну. Исследователи и инженеры изучают различные методы и технологии для снижения различных типов излучения во время космических путешествий. Рассказываем, каким опасностям подвергаются астронавты в космосе и как НАСА пытается их защищать для будущих исследований.
За последнее время тема освоения и колонизации Марса вышла из ряда научной фантастики. США, Европа, Россия и впервые Китай и ОАЭ запускают все новые миссии и космические программы не только по освоению космоса, но и особое внимание уделяя Марсу. Кроме того, НАСА планирует «вернуть астронавтов на Луну» в программе Artemis. Все это — не только захватывающе и завораживающе, но и пугающе. На Земле мы в относительной безопасности, с нашей атмосферой и достаточным расстоянием от Солнца. Но что происходит с людьми, когда они покидают безопасную зону?
Им угрожает радиация.
Радиация из космоса
В первую очередь для людей опасны частицы энергии, которые вылетают из Солнца в результате гигантских солнечных извержений.
В дополнение к вспышкам, огромные облака — выбросы корональной массы — содержащие миллиард тонн солнечного материала, иногда взрываются на поверхности Солнца. Все чаще ученые считают, что выбросы корональной массы играют доминирующую роль в управлении самым мощным излучением Солнца: солнечными энергетическими частицами или SEP (Solar energetic particles).
SEP — это частицы (по большей части протоны, а также электроны и ионы), летящие с такой высокой скоростью, что некоторые из них достигают Земли, находящейся на расстоянии 150 млн км, менее чем за час.
Излучение — это энергия, заключенная в электромагнитные волны или переносимая частицами. Энергия передается, когда волна или частица сталкиваются с чем-то еще, например, с космонавтом или компонентом космического корабля. SEP опасны, потому что они могут проходить через кожу, выделяя энергию и разрушая клетки или ДНК на своем пути. Такие повреждения могут увеличить риск рака в более позднем возрасте или, в крайних случаях, вызвать острую лучевую болезнь в краткосрочной перспективе.
Почему на Земле люди в безопасности?
На Земле люди застрахованы от этого вреда. Но почему?
Защитный «магнитный пузырь» Земли — магнитосфера — отклоняет большинство солнечных частиц. Атмосфера также подавляет любые частицы, которые проникают сквозь нее. Международная космическая станция движется по низкой околоземной орбите, находясь под защитой Земли, а корпус станции также помогает защитить членов экипажа от радиации.
Земля находится в центре огромного голубого пузыря в форме кометы.
Магнитный пузырь Земли, называемый магнитосферой, показан синим цветом. Магнитосфера обеспечивает естественную защиту от космического излучения, отклоняя большинство заряженных солнечных частиц от Земли.
Предоставлено: Космический центр Андёя/Тронд Абрахамсен
Но за пределами магнитной досягаемости Земли человеческие исследователи могут столкнуться с резкой радиацией космоса.
Стратегия защиты космонавтов
Основная стратегия аналитической группы при работе в космосе — использовать любую доступную массу на корабле. Они перераспределяют ее таким образом, чтобы заполнить области, которые защищены недостаточно, и направляют членов экипажа к хорошо защищенным областям.
Чем больше масса между экипажем и излучением, тем больше вероятность того, что опасные частицы передадут свою энергию, прежде чем достигнут экипажа. На Луне астронавты могут насыпать лунный грунт или реголит над своими убежищами, используя в своих интересах естественные защитные материалы окружающей среды. Но что касается конструкции космического корабля, то полагаться на его габариты для защиты вскоре становится дорого, поскольку для запуска большей массы требуется больше топлива.
Команда Джонсона работает над разработкой методов экранирования без добавления дополнительных материалов. У астронавтов не будет возможности летать на «специальной радиационной защите». Законы распределения полезного груза на корабле таковы, что каждый предмет, с которым летит команда астронавтов, должна быть многоцелевым.
Для космического корабля Orion они разработали план для астронавтов по строительству временного убежища из имеющихся материалов под рукой, в том числе единиц хранения, уже находящихся на борту, или запасов еды и воды. Если на Солнце разразится еще один шторм, такой же сильный, как в эпоху миссий Аполлона, экипаж «Ориона» будет в целости и сохранности.
Другие команды в НАСА решают проблему радиации с помощью творческих решений, разрабатывая такие технологии, как носимые жилеты и устройства, увеличивающие массу, а также электрически заряженные поверхности, которые отклоняют радиацию.
Кроме того, Опытный дизайнер космических скафандров Эми Росс в Космическом центре имени Джонсона в НАСА в Хьюстоне разрабатывает новые костюмы для Луны и Марса. Именно образцы ее прототипов скафандра отправились на Марс в миссии «Настойчивость» для проверки и анализа.
Как защититься от Солнца? Основные проблемы
Чтобы защитить астронавтов от бурь с частицами солнечной энергии, необходимо знать, когда такая буря произойдет. Но потоки частиц непостоянны и их трудно предсказать. Природа турбулентных извержений Солнца еще полностью не изучена.
В идеале вы могли бы посмотреть на активную область на Солнце, увидеть, как она развивается, и попытаться предсказать, когда произойдет извержение. Проблема в том, что даже если бы вы могли спрогнозировать вспышки и выбросы корональной массы, только небольшая часть на самом деле порождает частицы, опасные для астронавтов.
Ричардсон
И если SPE действительно появятся, трудно предсказать, куда они пойдут. Силовые линии магнитного поля — это магистраль для заряженных частиц, но когда Солнце вращается, дороги превращаются в спирали. Некоторые частицы выбиваются из-за перегибов силовых линий. В результате они могут распространяться по всей Солнечной системе в виде огромного туманного облака.
Модели, позволяющие предсказать, когда появятся SEP, находятся на ранних стадиях разработки. Одна из них использует прибытие более легких и быстрых электронов для прогнозирования потока более тяжелых протонов, которые последуют за ним, которые более опасны.
Ученые полагаются на гелиофизические миссии НАСА для развития моделей прогнозирования космической погоды. Это помогает расположить космические корабли в разных точках обзора между Солнцем и Землей. Запущенный в 2018 году солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe летит ближе к Солнцу, чем любой другой космический корабль до него. Космический аппарат будет отслеживать SEP вблизи их источника. Это и станет ключом к разгадке того, как солнечные извержения ускоряют частицы.
Время тоже имеет значение. Солнце проходит через 11-летние циклы высокой и низкой активности. Во время солнечного максимума Солнце покрыто областями с высоким магнитным напряжением, которые готовы к извержению. Во время солнечного минимума, когда солнечных пятен мало или совсем нет, извержения редки.
В то время как ученые продолжают совершенствовать свои модели, гелиофизические космические аппараты НАСА уже сейчас обеспечивают наблюдения, чтобы дать астронавтам всю полноту картины, понимание и прогнозирование опасностей. И, главное, разрешение на выполнение миссий. Если на Солнце нет активных пятен, ученые могут с уверенностью сказать, что солнечного шквала не будет.
Еще одна опасность. Излучение из соседних галактик
Второй вид космического излучения распространяется даже дальше, чем частицы солнечной энергии. Галактические космические лучи — частицы давно ушедших взорвавшихся звезд в другом месте Млечного пути — постоянно бомбардируют Солнечную систему со скоростью, близкой к световой. Если солнечные энергетические частицы — это внезапный ливень, то галактические космические лучи больше похожи на устойчивую морось. Но моросящий дождь тоже может доставлять неудобства.
Солнечная система находится в центре двух больших пурпурных пузырей, представляющих гелиосферу. Золотые полосы отражаются повсюду.
Это изображение показывает Солнечную систему и магнитный пузырь Солнца, гелиосферу который простирается далеко за его пределы. Яркие полосы представляют собой космические лучи. Во время солнечного максимума, когда гелиосфера усиливается, она блокирует больше космических лучей.
Центр космических полетов имени Годдарда НАСА/Лаборатория концептуальных изображений
Космические лучи имеют тенденцию быть более мощными, чем даже самые энергичные солнечные частицы. Тот же космический корабль, который защитит команду от частиц солнечной энергии, не сможет удерживать космические лучи на расстоянии, поэтому космические лучи представляют серьезную проблему, особенно для длительных миссий, таких как путешествие на Марс, которое займет от шести до 10 месяцев.
Хотя SEP сложно предсказать, галактические космические лучи приходят с постоянной скоростью. За одну секунду около 90 космических лучей попадают в космическую точку размером с мяч для гольфа. Между тем, во время ливня SEP могло быть еще 1 000 частиц, проникающих через это пространство размером с мяч для гольфа. Эта скорость помогает определить пределы излучения и продолжительность миссии. В этом состоит ведущая стратегия НАСА по ограничению воздействия космических лучей. НАСА отслеживает индивидуальные дозы астронавтов, чтобы гарантировать, что они не подвергаются излишнему излучению.
Космические лучи состоят из тяжелых элементов, таких как гелий, кислород или железо. Массивные частицы разбивают атомы, когда они сталкиваются с чем-то, будь то космонавт или толстые металлические стенки космического корабля. Удар вызывает поток дополнительных частиц — вторичное излучение, что еще больше усугубляет опасность космических лучей.
Воздействие космических лучей также связано с солнечным циклом. В относительном штиле солнечного минимума космические лучи легко проникают в магнитное поле Солнца. Но во время солнечного максимума магнитный пузырь Солнца усиливается с увеличением солнечной активности, отталкивая некоторых незваных гостей из галактик. Как ни странно, вредное излучение помогает нейтрализовать другое опасное излучение.
Источник