– Вячеслав Александрович, на МКС уже 15 лет измеряет радиацию шаровой фантом "Матрешка". Что удалось выяснить за это время?
– Из научных приборов на МКС фантом "Матрешка" самый долгожитель. Шар сделан из тканеэквивалентного материала, имитирующего по свойствам тело человека.
На космонавтов на станции воздействует радиация. Измерения показали, что ее доза в разных модулях разная, перепад составляет в 1,5-2 раза при спокойном Солнце и в десятки раз – при вспышках на нем.
Со временем пришло осознание, что доза разная и внутри тела космонавта. И нам важно было понять, как ослабляется радиация в критических органах – глазах, центральной нервной системе, желудочно-кишечном тракте, гонадах, коже. Условно говоря, стопу облучать не очень опасно, а ногу, где проходят толстые кости, опасно, так как там костный мозг, это кроветворная система. И чтобы не вживлять космонавту дозиметры в органы, была создана "Матрешка".
Внутри фантома имеются полость и каналы, куда вставляются дозиметры. Поскольку ослабление дозы зависит от того, на какой глубине расположен орган, то мы в шаре ее подбираем. Допустим, на маленькой глубине расположен глаз, который слабо защищен от радиации, чуть поглубже – кроветворная система, еще глубже – желудочно-кишечный тракт и гонады.
Форма и размеры позволяют размещать "Матрешку" в каюте космонавта и получать распределение доз радиации внутри космонавта в зависимости от его положения – смотрит ли он в иллюминатор или спит на правом боку. Фантом позволил выяснить, что на МКС доза радиации внутри космонавта ослабляется примерно на 15-20 процентов. А если космонавт спит в каюте, прислонившись боком к стенке, то перепад дозы по телу будет в два раза.
Наша "Матрешка" побывала во всех российских модулях, а также некоторое время жила в японском. Когда на станцию прибудет новый российский модуль "Наука", то фантом и там проведет измерения.
– С помощью антропоморфного фантома измерялась радиация снаружи МКС. Какие результаты были получены?
– Этот российско-немецкий фантом 15 лет назад больше года провел за бортом станции. Как и "Матрешка", он весь был напичкан дозиметрами. Удалось получить уникальные данные о том, как распределяются дозы радиации внутри космонавта во время выхода в открытый космос. Однако фантом был закрыт углепластиковым контейнером и не совсем корректно моделировал форму скафандра.
Мы убедились в этом, проведя уникальный наземный эксперимент по оценке защищенности органов космонавта в скафандре "Орлан". Внутри него на веревочке вешали источник гамма-излучения, а снаружи измеряли, сколько доходит. Оказалось, что самое опасное место в скафандре это перчатки, дальше – шлем и рукава. При этом перепад дозы внутри космонавта достигает 1,5 раза.
– Планируется ли повторить эксперимент с антропоморфным фантомом?
– У нас и немецких коллег есть идея: надо взять использованный скафандр "Орлан", напихать в него дозиметры и вынести за борт станции, пусть он там поболтается.
А эксперимент с антропоморфным фантомом планируем повторить, но внутри МКС. Мы ведем переговоры с Германским аэрокосмическим центром DLR. Эксперимент позволит измерить дозы радиации в российских модулях МКС и внутри космонавта с применением новых датчиков, которые более точно характеризуют радиобиологический эффект от тяжелых заряженных частиц и солнечных вспышек. Это поможет нам при планировании пилотируемых полетов к Луне и Марсу. Мы рассчитываем, что фантом доставят на станцию к концу 2022 года, но договор с Роскосмосом пока не заключен.
– На сколько ослабила радиацию защитная шторка в каюте космонавта на МКС?
– Парадокс в том, что в каюте, где космонавт отдыхает и спит, оказалась самая маленькая защита и, соответственно, самая большая доза радиации на МКС. То есть каюту надо защищать дополнительно. Был найден выход: защитная шторка, состоящая из трех накопителей, в каждом по три-четыре слоя влажных салфеток. Салфетки на 70-80 процентов пропитаны водой, хорошо защищающей от радиации. Они применяются космонавтами для гигиенических процедур, но так как их запас на МКС огромный, то мы этим воспользовались. Так вот, после установки шторки в каюте доза радиации ослабилась на 30-40 процентов! И теперь космонавты интересуются, где та каюта, в которой стоит шторка, чтобы там жить.
Мы хотели сделать еще одну шторку для другой каюты в модуле "Звезда", но есть проблемы во взаимоотношениях с военной приемкой и с финансированием. Поэтому пока задумали улучшить уже существующую шторку: использовать вместо салфеток полиэтиленовые плиты, которые еще лучше защищают от радиации.
– А какая защита космонавтов от радиации планируется на новом корабле "Орел"?
– Для "Орла" мы придумали локальную защиту, которая будет оберегать определенное место на теле космонавта. Как кто-то в шутку сказал: "Свинцовые трусы". Но если говорить серьезно, то "Орел" будет летать вне магнитосферы Земли, где больше воздействие галактических космических лучей, поэтому космонавтам нужно защищать самый критический орган – это мозг. Предполагается сделать колпак или шапочку, которая будет надеваться во время солнечных вспышек.
– Какую дозу радиации получает космонавт за полет на борту МКС?
– Радиация есть на Земле и на околоземной орбите. Разница между ними составляет примерно 200 раз. То есть на Земле обычный человек получает дозу 1 миллизиверт в год, а космонавт на МКС – 220 миллизивертов. По наземным нормативам доза у работников АЭС составляет 20 миллизивертов в год, а у ликвидаторов аварий на АЭС – 200 миллизивертов. Грубо говоря, космонавт, вернувшись из годового полета на МКС, получает дозу как ликвидатор.
А за всю жизнь космонавту можно набрать такую же дозу, как и работнику АЭС – 1 зиверт. С учетом возможных солнечных вспышек, пролетов над Бразильской магнитной аномалией и наземных рентгеновских процедур космонавт может пробыть на МКС суммарно не более четырех лет.
– На сколько увеличивается доза у космонавта при солнечной вспышке?
– Сильнейшие солнечные вспышки происходят с регулярностью раз в 11 лет. При них доза радиации на МКС увеличивается в 10 раз, но такое протонное событие длится сутки-полтора. Допустим, космонавт летает полгода и происходит такая вспышка, то есть за полет он получит дозу, эквивалентную не 180, а 190 дням.
Надо сказать, что на орбите МКС космонавты хорошо защищены магнитным полем Земли, поэтому вопрос об экстренной посадке в случае сильнейшей солнечной вспышки мы никогда не ставили. При вспышках мы говорили экипажу орбитальной станции "Мир" перенести спальные места из кают на центральный пост, так как это место наиболее защищено от радиации – доза там в три раза меньше, чем в каюте. На МКС так же.
– А если солнечная вспышка произошла во время выхода в открытый космос?
– Если мы знаем, что будет вспышка, то выход запрещаем. А если выход уже идет и вспышка началась, то благодаря магнитосфере есть несколько защищенных витков МКС вокруг Земли. И специалисты знают, какие именно. То есть выход в случае необходимости можно осуществлять и при сильнейшей солнечной вспышке. Кстати, космонавт за выход длительностью 5-7 часов получает дозу, эквивалентную суткам полета внутри станции.
– Сколько человеку можно находиться на Луне и на окололунной орбите?
– Доза радиации там составляет примерно 1,4 миллизиверта в сутки. И если подходить формально, то космонавту за всю жизнь можно находиться на Луне и в окололунном пространстве не более двух лет. Но не все так просто. В отличие от околоземной орбиты на космонавта там воздействует галактическое космическое излучение с тяжелыми заряженными частицами, которые негативно воздействуют на центральную нервную систему. А это влияет на память, операторскую деятельность и вестибулярный аппарат космонавта. Среди других неблагоприятных факторов – вымывание кальция из костей, гиподинамия и отсутствие магнитного поля. С учетом вышеперечисленного на Луне и в окололунном пространстве можно безопасно находиться не более 60 дней.
– А какую дозу получит космонавт при полете на Марс?
– Скажу так: на Марс можно слетать только раз в жизни. Доза радиации зависит от множества факторов – фаза цикла солнечной активности, защита корабля, наличие радиационного убежища и локальной защиты, но если взять в среднем, то космонавт за полет на Марс получит примерно 1 зиверт, то есть выберет всю допустимую за карьеру дозу. Но, оговорюсь, это с учетом современных космических технологий и без учета невыясненного до конца влияния на здоровье тяжелых заряженных частиц.
И тут тонкий момент: кого посылать на Марс? Если новичка, то он сразу же наберет допустимую за жизнь дозу. Если опытного, то он превысит допустимую дозу и это приведет к сокращению его жизни на несколько лет.
– Может, стоит приспособить космонавта к радиации?
– Человечество живет на Земле и беззащитно против тяжелых заряженных частиц. Надо как-то модифицировать космонавта для межпланетных полетов. Обсуждаются самые разные идеи. Одна из них – киборгизация. К примеру, в космосе из-за радиации возникает риск развития катаракты. Почему бы космонавту перед полетом не заменить хрусталик на искусственный? Я понимаю, что он здоровый. А если ослепнет по пути на Марс? Или заранее пролечить область мозга, изменения в которой из-за галактического излучения могут привести к болезни Альцгеймера. Что-то космонавту сделали с глазами, что-то с мозгом – и вот он уже лучше готов к межпланетному полету.
Еще есть индивидуальная чувствительность к радиации. И почему бы у будущих космонавтов не взять образцы крови и выяснить это? Сейчас этого не делается. А ведь с непереносимостью радиации попросту нельзя лететь на Луну. Можно погружать космонавта в летаргический сон: есть мнение, что тогда на него радиация будет меньше действовать. Или использовать таблетки-радиопротекторы.
Радиацию называют основным барьером для пилотируемого полета на Марс, и чтобы его преодолеть, надо идти всевозможными путями.
– И в заключение как в условиях санкций взаимодействуете с зарубежными учеными?
– У нас очень хорошие связи со службой радиационной безопасности в Космическом центре имени Джонсона НАСА в Хьюстоне, регулярно по специальному каналу обмениваемся данными о дозах радиации в модулях МКС. На станции проводятся эксперименты по измерению радиации совместно с Канадой, Болгарией и Венгрией. Но сейчас это сотрудничество скукоживается, в том числе и потому, что в новых реалиях российские ученые вынуждены работать с военной приемкой, которая обязывает, несмотря на международный статус экспериментов, использовать в научных приборах только отечественные комплектующие.
И еще обидно, что американские коллеги проводят эксперименты, направленные на отработку новых средств дозиметрии для лунных и марсианских миссий, а мы нет. У нас на это нет ни денег, ни технологий, ни кадров.
– Из научных приборов на МКС фантом "Матрешка" самый долгожитель. Шар сделан из тканеэквивалентного материала, имитирующего по свойствам тело человека.
На космонавтов на станции воздействует радиация. Измерения показали, что ее доза в разных модулях разная, перепад составляет в 1,5-2 раза при спокойном Солнце и в десятки раз – при вспышках на нем.
Со временем пришло осознание, что доза разная и внутри тела космонавта. И нам важно было понять, как ослабляется радиация в критических органах – глазах, центральной нервной системе, желудочно-кишечном тракте, гонадах, коже. Условно говоря, стопу облучать не очень опасно, а ногу, где проходят толстые кости, опасно, так как там костный мозг, это кроветворная система. И чтобы не вживлять космонавту дозиметры в органы, была создана "Матрешка".
Внутри фантома имеются полость и каналы, куда вставляются дозиметры. Поскольку ослабление дозы зависит от того, на какой глубине расположен орган, то мы в шаре ее подбираем. Допустим, на маленькой глубине расположен глаз, который слабо защищен от радиации, чуть поглубже – кроветворная система, еще глубже – желудочно-кишечный тракт и гонады.
Форма и размеры позволяют размещать "Матрешку" в каюте космонавта и получать распределение доз радиации внутри космонавта в зависимости от его положения – смотрит ли он в иллюминатор или спит на правом боку. Фантом позволил выяснить, что на МКС доза радиации внутри космонавта ослабляется примерно на 15-20 процентов. А если космонавт спит в каюте, прислонившись боком к стенке, то перепад дозы по телу будет в два раза.
Наша "Матрешка" побывала во всех российских модулях, а также некоторое время жила в японском. Когда на станцию прибудет новый российский модуль "Наука", то фантом и там проведет измерения.
– С помощью антропоморфного фантома измерялась радиация снаружи МКС. Какие результаты были получены?
– Этот российско-немецкий фантом 15 лет назад больше года провел за бортом станции. Как и "Матрешка", он весь был напичкан дозиметрами. Удалось получить уникальные данные о том, как распределяются дозы радиации внутри космонавта во время выхода в открытый космос. Однако фантом был закрыт углепластиковым контейнером и не совсем корректно моделировал форму скафандра.
Мы убедились в этом, проведя уникальный наземный эксперимент по оценке защищенности органов космонавта в скафандре "Орлан". Внутри него на веревочке вешали источник гамма-излучения, а снаружи измеряли, сколько доходит. Оказалось, что самое опасное место в скафандре это перчатки, дальше – шлем и рукава. При этом перепад дозы внутри космонавта достигает 1,5 раза.
– Планируется ли повторить эксперимент с антропоморфным фантомом?
– У нас и немецких коллег есть идея: надо взять использованный скафандр "Орлан", напихать в него дозиметры и вынести за борт станции, пусть он там поболтается.
А эксперимент с антропоморфным фантомом планируем повторить, но внутри МКС. Мы ведем переговоры с Германским аэрокосмическим центром DLR. Эксперимент позволит измерить дозы радиации в российских модулях МКС и внутри космонавта с применением новых датчиков, которые более точно характеризуют радиобиологический эффект от тяжелых заряженных частиц и солнечных вспышек. Это поможет нам при планировании пилотируемых полетов к Луне и Марсу. Мы рассчитываем, что фантом доставят на станцию к концу 2022 года, но договор с Роскосмосом пока не заключен.
– На сколько ослабила радиацию защитная шторка в каюте космонавта на МКС?
– Парадокс в том, что в каюте, где космонавт отдыхает и спит, оказалась самая маленькая защита и, соответственно, самая большая доза радиации на МКС. То есть каюту надо защищать дополнительно. Был найден выход: защитная шторка, состоящая из трех накопителей, в каждом по три-четыре слоя влажных салфеток. Салфетки на 70-80 процентов пропитаны водой, хорошо защищающей от радиации. Они применяются космонавтами для гигиенических процедур, но так как их запас на МКС огромный, то мы этим воспользовались. Так вот, после установки шторки в каюте доза радиации ослабилась на 30-40 процентов! И теперь космонавты интересуются, где та каюта, в которой стоит шторка, чтобы там жить.
Мы хотели сделать еще одну шторку для другой каюты в модуле "Звезда", но есть проблемы во взаимоотношениях с военной приемкой и с финансированием. Поэтому пока задумали улучшить уже существующую шторку: использовать вместо салфеток полиэтиленовые плиты, которые еще лучше защищают от радиации.
– А какая защита космонавтов от радиации планируется на новом корабле "Орел"?
– Для "Орла" мы придумали локальную защиту, которая будет оберегать определенное место на теле космонавта. Как кто-то в шутку сказал: "Свинцовые трусы". Но если говорить серьезно, то "Орел" будет летать вне магнитосферы Земли, где больше воздействие галактических космических лучей, поэтому космонавтам нужно защищать самый критический орган – это мозг. Предполагается сделать колпак или шапочку, которая будет надеваться во время солнечных вспышек.
– Какую дозу радиации получает космонавт за полет на борту МКС?
– Радиация есть на Земле и на околоземной орбите. Разница между ними составляет примерно 200 раз. То есть на Земле обычный человек получает дозу 1 миллизиверт в год, а космонавт на МКС – 220 миллизивертов. По наземным нормативам доза у работников АЭС составляет 20 миллизивертов в год, а у ликвидаторов аварий на АЭС – 200 миллизивертов. Грубо говоря, космонавт, вернувшись из годового полета на МКС, получает дозу как ликвидатор.
А за всю жизнь космонавту можно набрать такую же дозу, как и работнику АЭС – 1 зиверт. С учетом возможных солнечных вспышек, пролетов над Бразильской магнитной аномалией и наземных рентгеновских процедур космонавт может пробыть на МКС суммарно не более четырех лет.
– На сколько увеличивается доза у космонавта при солнечной вспышке?
– Сильнейшие солнечные вспышки происходят с регулярностью раз в 11 лет. При них доза радиации на МКС увеличивается в 10 раз, но такое протонное событие длится сутки-полтора. Допустим, космонавт летает полгода и происходит такая вспышка, то есть за полет он получит дозу, эквивалентную не 180, а 190 дням.
Надо сказать, что на орбите МКС космонавты хорошо защищены магнитным полем Земли, поэтому вопрос об экстренной посадке в случае сильнейшей солнечной вспышки мы никогда не ставили. При вспышках мы говорили экипажу орбитальной станции "Мир" перенести спальные места из кают на центральный пост, так как это место наиболее защищено от радиации – доза там в три раза меньше, чем в каюте. На МКС так же.
– А если солнечная вспышка произошла во время выхода в открытый космос?
– Если мы знаем, что будет вспышка, то выход запрещаем. А если выход уже идет и вспышка началась, то благодаря магнитосфере есть несколько защищенных витков МКС вокруг Земли. И специалисты знают, какие именно. То есть выход в случае необходимости можно осуществлять и при сильнейшей солнечной вспышке. Кстати, космонавт за выход длительностью 5-7 часов получает дозу, эквивалентную суткам полета внутри станции.
– Сколько человеку можно находиться на Луне и на окололунной орбите?
– Доза радиации там составляет примерно 1,4 миллизиверта в сутки. И если подходить формально, то космонавту за всю жизнь можно находиться на Луне и в окололунном пространстве не более двух лет. Но не все так просто. В отличие от околоземной орбиты на космонавта там воздействует галактическое космическое излучение с тяжелыми заряженными частицами, которые негативно воздействуют на центральную нервную систему. А это влияет на память, операторскую деятельность и вестибулярный аппарат космонавта. Среди других неблагоприятных факторов – вымывание кальция из костей, гиподинамия и отсутствие магнитного поля. С учетом вышеперечисленного на Луне и в окололунном пространстве можно безопасно находиться не более 60 дней.
– А какую дозу получит космонавт при полете на Марс?
– Скажу так: на Марс можно слетать только раз в жизни. Доза радиации зависит от множества факторов – фаза цикла солнечной активности, защита корабля, наличие радиационного убежища и локальной защиты, но если взять в среднем, то космонавт за полет на Марс получит примерно 1 зиверт, то есть выберет всю допустимую за карьеру дозу. Но, оговорюсь, это с учетом современных космических технологий и без учета невыясненного до конца влияния на здоровье тяжелых заряженных частиц.
И тут тонкий момент: кого посылать на Марс? Если новичка, то он сразу же наберет допустимую за жизнь дозу. Если опытного, то он превысит допустимую дозу и это приведет к сокращению его жизни на несколько лет.
– Может, стоит приспособить космонавта к радиации?
– Человечество живет на Земле и беззащитно против тяжелых заряженных частиц. Надо как-то модифицировать космонавта для межпланетных полетов. Обсуждаются самые разные идеи. Одна из них – киборгизация. К примеру, в космосе из-за радиации возникает риск развития катаракты. Почему бы космонавту перед полетом не заменить хрусталик на искусственный? Я понимаю, что он здоровый. А если ослепнет по пути на Марс? Или заранее пролечить область мозга, изменения в которой из-за галактического излучения могут привести к болезни Альцгеймера. Что-то космонавту сделали с глазами, что-то с мозгом – и вот он уже лучше готов к межпланетному полету.
Еще есть индивидуальная чувствительность к радиации. И почему бы у будущих космонавтов не взять образцы крови и выяснить это? Сейчас этого не делается. А ведь с непереносимостью радиации попросту нельзя лететь на Луну. Можно погружать космонавта в летаргический сон: есть мнение, что тогда на него радиация будет меньше действовать. Или использовать таблетки-радиопротекторы.
Радиацию называют основным барьером для пилотируемого полета на Марс, и чтобы его преодолеть, надо идти всевозможными путями.
– И в заключение как в условиях санкций взаимодействуете с зарубежными учеными?
– У нас очень хорошие связи со службой радиационной безопасности в Космическом центре имени Джонсона НАСА в Хьюстоне, регулярно по специальному каналу обмениваемся данными о дозах радиации в модулях МКС. На станции проводятся эксперименты по измерению радиации совместно с Канадой, Болгарией и Венгрией. Но сейчас это сотрудничество скукоживается, в том числе и потому, что в новых реалиях российские ученые вынуждены работать с военной приемкой, которая обязывает, несмотря на международный статус экспериментов, использовать в научных приборах только отечественные комплектующие.
И еще обидно, что американские коллеги проводят эксперименты, направленные на отработку новых средств дозиметрии для лунных и марсианских миссий, а мы нет. У нас на это нет ни денег, ни технологий, ни кадров.
комментарии (0):
ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS