258

Ответ на пост «Вся правда об обитаемых планетах»1

Раз уж пошла такая бадяга о современной радиофобии... Понял что в комментарий текст уже не влезает и решил ответить в таком формате. Касается исключительно пассажа

но к примеру, если современный космический корабль с людьми отправить на Марс, экипаж умрет от радиации

Итак, первое: радиация штука крайне неприятная но уже идет ошибка в формулировке - диагноза "умер от радиации" не существует, в зависимости от дозы облучения идут самые разные последствия. Если совсем грубо (цифры "средние по палате", так как в зависимости от возраста, пола, физических особенностей и радпротекторов реальные данные могут спокойно скакать в 3 раза в обе стороны)


0-1 Гр - Лучевой болезни как таковой нет, у организма общая интоксикация из-за образования свободных радикалов и распада липидных молекул.

5-6 Гр - Костномозговая лучевая. При облучении в 1 Гр уже мертвы 20% клеток костного мозга, на пороге в 5-6 Гр умирает 100% клеток костного мозга. При дозах до 5-6 Гр, пока в костном мозге еще остались жизнеспособные делящиеся клетки-предшественники, есть шанс на выздоровление. При дозах менее 2 Гр этот шанс — абсолютный и выздоровление полное, а до 4 Гр вероятность умереть невелика, но последствия в половине случаев останутся навсегда.

6-10 Гр — есть некоторая возможность «вытянуть» человека, применив пересадку костного мозга от донора или от самого пациента если была сделана пункция костного мозга до облучения. Начиная с этого момента проявляется так называемый радиационный загар - синтез меланина в ответ на облучение, если вдруг увидите что начинаете быстро загорать в помещении то суетиться уже поздно.

10 Гр и выше — погибает уже не только костный мозг, но и клетки-предшественники эпителия кишечника. Это уже абсолютно смертельно без применения радпротекторов последнего поколения, но человек еще может существовать еще несколько дней - до смены клеток кишечного эпителия.

100 Гр - погибают клетки ЦНС. Смерть в пределах нескольких часов.


В дополнение к "прямым" повреждениям есть еще и отложенные последствия - риск развития онкологии и различные мутации в клетках. Минимального безопасного порога не существует, но есть некоторый ньюанс - при повреждениях клеток у организма есть набор различных механизмов восстановления. Мнемоническое правило - каждый поглощенный 1 Зв увеличивает риск онкологии на 5%. И чтобы окончательно все запутать можно упомянуть про такую дискуссионную вещь как радиационный гормезис - часть исследований говорит о благотворном влиянии доз радиации немного превосходящих естественный фон. По результатах самых больших исследований (Хиросима, Нагасаки и Чернобыль) общий результат указывает как облучение в пределах одного Грея дает пик смертей в первую очередь от лейкемии и менее - более тяжелых форм рака через 10 лет после облучения.


Отсюда вопрос первый - а от чего именно умрет экипаж? От рака через 10+ лет - это теперь называется смерть от радиации?


Теперь собственно про перелет к Марсу:

Во время перелета к Марсу MSL (более известен здесь своим ровером Curiosity) прибор RAD (Radiation Assessment Detector) накопил 0.66±0.12 Зиверта. Зиверт грубо переводится в Греи 1 в 1 (но вообще биологический эффект сильно зависит от времени экспозиции). То есть речь о серьезной лучевой болезни не идет даже в случае полной миссии на полет туда-обратно и года на Марсе.

Дальше следующее прибежище радиофобов - солнечные вспышки. Для этого у нас есть старый-добрый goes https://www.swpc.noaa.gov/products/goes-x-ray-flux в реальном времени, и его статистика по крупным выбросам https://www.ngdc.noaa.gov/stp/satellite/goes/doc/SPE.txt

Если присмотреться то можно даже увидеть 11-ти летний цикл солнечной активности. Вспышки класса М имеют энергию от 10^-5 ватт на кв. метр, от 10^-4 - класса X. В перевод на радиацию - дано - человек 180 см роста, 80 кг массы, облучение 5*10^(-5) Вт/м^2. Площадь поверхности тела в районе 2 кв. м. то есть облучаемая сторона < 1 м^2, но пусть метр для ровного счета. Используя формулу из класса пятого и калькулятор вы бы получили дозу в районе 54 мЗв в сутки вспышки при условии что мы 1) не используем биозащиту 2) гордо но глупо встречаем вспышку грудью. Если изменить положение тела и встречать вспышку лежа мы уже сокращаем дозу в пять (!) раз. Дальше биозащита - если посмотреть то можно увидеть что нет особой разницы чем защищаться - важно лишь иметь достаточную массу на площадь и этого будет достаточно для ослабления.  https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%B0...

То есть достаточно иметь safe chamber которая закрывается баком с водой чтобы ослабить излучение еще дополнительно в 3-4 раза за счет конструкции и запаса топлива-воды-еды на полет и экспедицию (200 кг массы на кв. м. площади ослабят радиацию вдвое, а еды-воды на год полета туда-обратно понадобится много даже с учетом регенерации воды). Если ориентироваться на МКС то берем прогресс МС-11, через 3 месяца стартовал МС-12.

более 1,4 тонны сухих грузов (научное оборудование, комплектующие для системы жизнеобеспечения, а также контейнеры с продуктами питания, предметы одежды, медикаменты и средства личной гигиены для членов экипажа)
900 кг топлива
420 кг воды
47 кг сжатого воздуха и кислорода в баллонах.

Это на 6 человек. Если считать "в лоб" то получается суммарно на 3 человека на год получается грузов сухих - 2800 кг, воды - 840 кг и 94 кг кислорода. То есть для биозащиты только груза наваленного на 1 кв. м. (3 человека смогут разместиться на такой площади) дает ослабление в 18 (!) раз. Правда с последующим ослаблением защиты в результате расхода грузов но тем не менее... Поправочные коэффициенты можете вводить сами.


Ну и главное - если жива часть быстроделящихся клеток - основная угроза для человека это онкология. И если разово не получать большую дозу то можно набрать за достаточное время экспозиции очень высокие дозы - по примеру Константина Чечерова который с 86 по 95 год набрал 22 Зиверта облучения и умер от рака только в 2012 году.

Исследователи космоса

19.3K постов49.1K подписчиков

Правила сообщества

Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу :)

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
0
Автор поста оценил этот комментарий

ЗА пост спасибо, сегодня гляну внимательнее, как проснусь.


А можно спросить? Мне тут нужно мнение разбирающегося человека:


Радиационную защиту делают либо из свинца, либо из обедненного урана, либо же, если не ошибаюсь - из полиэтилена. Меня вот что интересует:


Возможно ли на космическом аппарате сделать защиту из воды слоем в 2-3 метра со всех сторон? Как я читал пару раз - если опуститься под воду хотя бы на 1 метр, то радиационный фон будет намного ниже даже естественного фона на земле.

Да, масса выйдет очень большой и вопрос, как эту воду доставлять не рассматривается. Меня интересует чисто  эффективность такой защиты - будет ли она блокировать как частицы, так и гамма-кванты? Насколько высока будет опасность, если вода захватит нейтроны и станет тритиевой водой? У него же, вроде, нет гамма-распада? То есть, от распада трития, в свою очередь, можно защититься другим материалом?

раскрыть ветку (37)
6
Автор поста оценил этот комментарий

Идея с водой здравая. Тебе придётся брать с собой много воды для нужд людей. Так почему бы вместо вместо утяжеления корабля защитой не использовать для защиты то, что уже есть.


Тут правда есть нюанс. Защита от космического излучения довольно сложная штука. Дело в том, что в космосе летают частицы с очень высокими энергиями. Из за своей огромной энергии они способны выбивать множество вторичных частиц. Которые могут создать дозу даже большую чем исходная частица.


Грубо говоря летит в тебя частица высокой энергии, ты достаешь из широких штанин пластинку свинца и выставляешь её перед собой в надежде защититься. Но из за свой высокой энергии и сама частица пролетает через свинец, так еще и бомбардирует тебя вторичными частицами. И выясняется, что ты получил дозу больше, чем если бы вообще не пытался защититься.


Поэтому такие вещи нужно расчитывать, а не просто интуитивно накидывать слои защиты.

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий
Каких частиц? Это принципиально, т.к. сечение взаимодействия фотона или электрона/позитрона с материалом пропорционально (заряд ядра)^5 и свинец тут очень хорош как защита, а вот если нейтроны или протоны то они от ядер свинца упруго отскакивают практически без потери энергии. А вот от водорода (в воде например или полиэтилене) они отскакивают с потерей энергии в два раза и после 3-4 отскока они уже никому не страшны. А так как водорода в наших тушках сильно больше чем тяжёлых элементов, то как раз протоны и нейтроны (особенно) и опасны для нас. Именно поэтому коэффициент перевода рад-ов в бэр-ы для гаммы (фотоны, рентген) равен 1, а для нейтронов доходит до 100 (зависит от энергии)
3
Автор поста оценил этот комментарий

Ответ в посте, если его читать https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%B0...

Смотрим последнюю колонку "Масса 1 см² слоя половинного ослабления, г" и делаем выводы. По факту до изобретения двигателей на новых принципах единственная защита возможная для пилотируемых миссий это обычная вода просто потому что ее надо с собой брать в любом случае, а остальная биозащита просто весит много что для космоса означает гигантскую стоимость при сравнительно малой эффективности.

раскрыть ветку (34)
4
Автор поста оценил этот комментарий

А ещё можно повернуть весь корабль с запасом топлива на посадку  в сторону солнца. И тем самым получится куча метров двигателей, арматуры и метана с кислородом в качестве защиты.

раскрыть ветку (4)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Да, от основного потока с Солнца можно будет защититься, но, разве других "ненаправленных" частиц нет?

раскрыть ветку (3)
Автор поста оценил этот комментарий

Ближайший источник излучения для нас это другая звезда. В первом приближении вся излучаемая ей энергия равномерно распределяется по площади сферы. Сфера имеет радиус в 4 с лишним световых года. Порядок фоновой энергии понимаете?

раскрыть ветку (2)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Ну, примерно...


4 с лишним года? То есть, гипотетически, мы можем уловить ветер от проксимы Центавра?

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Не сможем, магнитное поле нашего солнышка защищает нас от ветра других звезд. Всякой космической радиации там не мало, но всё это не слишком большая доза излучения

0
Автор поста оценил этот комментарий

Защищаться можно и магнитным полем, разработчики сверхпроводниковых магнитов периодически развлекаются расчетом таких защит. Получается тяжеловато, если стараться отсечь 90% дозы ГКЛ, но солнечные протоны - без проблем вообще.

раскрыть ветку (12)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Я сейчас подумал - проблема не в техническом плане, а в нашем обществе. Огромные деньги выделяются на военные нужны, хотя их можно было бы пустить на науку.


Доставить, скажем, 100 тонн воды на МКС - дело дорогое, но, в масштабах планеты - это копейки. Точно также можно было бы привезти обедненного урана туда для защиты от гамма излучения.

раскрыть ветку (3)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Обедненный уран в случае космоса - совсем лишняя сущность. С габаритами в космосе проблем нет, а с лишними килограммами - есть (когда как на Земле - наоборот). Вода гораздо актуальнее, как подметил автор.

Второй момент, в отличии от "наземной" ситуации, в космосе заряженные частицы распространяются свободно, и именно они дают основной вклад в мощность дозы, гамма-излучение незначительно на общем фоне (порядка 1 процента, емпни). Фактически, удобнее всего бороться с этим излучением отнесенными на приличное расстояние углеродными или водяными экранами. Как вариант - магнитными полями или магнито-плазменными пузырями. Физическая мысль довольно неплохо этот момент продумала, только вот мы никуда не летаем.

раскрыть ветку (2)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Ну почему проблема с лишними килограммами?

Лишние они только при выводе на орбиту. А как я говорил - в масштабах планеты это копейки. Если станцию делать капитально, то она прослужит десятилетия. Да и вообще, оболочку из урана можно сделать съемной - модуль станции устарел, оболочку сняли, установили на новый модуль, а старый свели с орбиты.

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

>Ну почему проблема с лишними килограммами?

Потому что по формуле Циолковского их стоимость экспоненциально растет.

Автор поста оценил этот комментарий

Тот самый из жж? Какие люди! А по питанию оно вообще влезает в прожекты вроде яэду? И что там с ней вообще?

раскрыть ветку (7)
1
Автор поста оценил этот комментарий

>Тот самый из жж?

Тот самый.

>А по питанию оно вообще влезает в прожекты вроде яэду?

Магниты сверхпроводящие, технически их вообще можно зарядить и дальше энергию тратить только на охлаждение.

>И что там с ней вообще?

https://tnenergy.livejournal.com/142008.html

раскрыть ветку (6)
Автор поста оценил этот комментарий
Магниты сверхпроводящие, технически их вообще можно зарядить и дальше энергию тратить только на охлаждение.

Ну как я понимаю природу не обманешь в виде невозможности вечного двигателя. То есть каждая прилетающая частица будет все же отнимать часть энергии, то есть энергии эта штука будет жрать не меньше чем площадь миделя магнитного поля * излучение на единицу площади. Ну и защиту от нейтронов так не обеспечишь.

https://tnenergy.livejournal.com/142008.html

Печально, но ожидаемо. Прогресса со времен капли-2 нет.

раскрыть ветку (5)
1
Автор поста оценил этот комментарий

>То есть каждая прилетающая частица будет все же отнимать часть энергии

Нет, не будет, мы же отражаем магнитным полем частицу, но не меняем в общем случае ее энергии. Вот что будет расходоваться - это импульс корабля относительно солнечного ветра, собственно есть даже проект паруса на этом принципе, M2P2 называется.


>Ну и защиту от нейтронов так не обеспечишь.

Не обеспечишь, но их, слава богу, в космосе почти нет - распадаются.


>Печально, но ожидаемо. Прогресса со времен капли-2 нет.

Ну, капельные холодильники - это такая вишенка на торте, можно и без них обойтись. Но там сильнейшая пробуксовка по более банальным темам, типа трубопроводов, раздвигаемых конструкций, ресурса турбогенераторов и т.п. 

раскрыть ветку (4)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Кстати, на мой взгляд, думаю, энергию можно даже не тратить, а наоборот - получать.


Частицы у нас заряженные? Заряженные. Кто запрещает добавить еще один контур катушки и превратить её в генератор?

раскрыть ветку (2)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Пардон, и как он "генерировать" будет?

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий
Нет, не будет, мы же отражаем магнитным полем частицу, но не меняем в общем случае ее энергии.

Не думал в таком приложении, думал энергетически это как с атмосферными маневрами. Интересная идея.

Но там сильнейшая пробуксовка по более банальным темам

Насколько помню эта пробуксовка и тянется со времен испытаний каплей. Ну блин, я думал что росатом единственная из наших госструктур кто может.

0
Автор поста оценил этот комментарий

А вода не накапливает "радиацию"? Ее можно потом употреблять?

раскрыть ветку (15)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Все накапливает. И употребление внутрь радиоактивных материалов самая плохая идея из всех возможных. По факту насколько я знаю вода наводится радиацией в виде тритиевой воды, но вот тут есть две проблемы. 1) а никуда от этого не деться, лететь без воды не получится, а защитить воду еще слоем защиты дорого 2) я не готов считать но если уж ядерные реакторы ВВЭР не рвутся от радиоактивности тритиевой воды (а японцы так ее даже сбрасывают в море) то скорее всего образовываться она будет в следовых количествах при таком фоне.

раскрыть ветку (12)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Можно использовать воду без дейтерия - в ней накопление трития будет снижено еще на несколько порядков. Ну и даже в обычной воде дозы жесткого излучения совсем не те, что бы ядерная диссоциация дейтерия была заметной (с последующим захватом другим дейтерием нейтронов), короче на деионизированной воде можно, думается, пренебречь накоплением трития в космосе.

0
Автор поста оценил этот комментарий

Спасибо!

0
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

а что накапливает обессоленная чистая вода, простите? например 16 Мом?

раскрыть ветку (9)
Автор поста оценил этот комментарий

Обессоленная нет, но зачем людям она? Подохнут они от такой воды.

раскрыть ветку (8)
1
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

угу. Через сколько то десятков лет действительно умрут. :)))))) решается обычной таблеткой или минерализатором на кранике.

раскрыть ветку (7)
Автор поста оценил этот комментарий

А смысл обессоливать чтобы потом ее снова досаливать? Я написал что в расчетах взял прогресс, там нормальная вода, не дистиллят.

раскрыть ветку (6)
0
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

смысл в том, чтобы вода была без ионов. Чистую воду нельзя сделать радиоактивной. Это просто вода.  а минерализатор - это просто колбочка. Можно и не минерализировать. Благо космонавты все равно пьют таблетки для минерализации.

раскрыть ветку (5)
Автор поста оценил этот комментарий

Можно конечно. Но только минерализация нужна в любом случае - я разок выхватил гипокалиемию на трейле - удовольствие ниже среднего хоть и забавно. На чистом дистилляте наверняка такие проблемы начнутся в пределах нескольких дней. И человек работает на воде с ионами, так что от радиоактивности внутри человека особо не деться.

раскрыть ветку (4)
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Вы пишу тоже обессоленную ели? 😉 Я не знаю, как поймать проблему с костями на обессоленой воде. Сам пил ее годами.

раскрыть ветку (3)
0
Автор поста оценил этот комментарий

накапливает, но величины радиации просто смешные... на земле тоже накапливает к слову-вы же пьете?))))

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Ну радиологическая токсичность у тритиевой воды довольно высокая, мы все же на воде работаем. Просто тритиевой воды крайне мало и нанести урон она особо не успевает. Привет кстати японцам. https://habr.com/ru/post/406613/

Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку