Защита астронавтов от радиации при полетах на Луну и Марс

Случай 3—6– внутри КА с толщиной стенок в 2 г/см

. Это, примерно, 1 см толщины защиты. Суммарная доза составляет 2х10

рад за год или 2000 Р (рентген) за год, или 167 Р за месяц, или 5,6Р за сутки и до трех недель полета.

Случай 3—7 – внутри КА с убежищем с толщиной стенок в 5 г/см

. Это, примерно, 2,5 см толщины защиты. Суммарная доза составляет 900 рад за год или 900 Р (рентген) за год, или 75 Р за месяц, или 2,5 Р за сутки и возможно до 100 дней полета.

Случай 4. Дозы, которые могут получить астронавты при пролете зон Ван Аллена

Астронавты при полетах на Луну и Марс дважды пролетают зоны Ван Аллена – при полете туда и обратно.

В главе «Часть 2. Расчеты делает автор, Александр Матанцев. Время пролета зон Ван Аллена» было указано, что среднее время пролета внутренней зоны Ван Аллена при второй космической скорости КА в 11,2 км, составляет, в среднем 803 сек, а время пролета внешней зоны Ван Алена, в среднем – за 3571 секунду.

Графики на рис. 32 по дозам облучения при полете на спутнике ГЛОНАСС на высоте около 19 тысяч километров как нельзя лучше подходят для полсчета дозы облучения, получаемой астронавтами. Во-первых, эти графики учитывают как внутреннюю, так и внешнюю зоны Ван Аллена. Во-вторых, они получены при реальной активности Солнца. Из этого графика видно, что электроны внешней зоны оказывают в несколько сотен и тысяч раз большее воздействие, чем протоны внутренней зоны.

Поэтому, учитываем воздействие внешней зоны и в графиках на рис. 32 можно использовать суммарную дозу, близкую к получаемой дозе от электронов внешней зоны. Время берем удвоенное, т.е. с учетом пролета туда и обратно, оно равно, примерно, 2 часам.

Тогда доза облучения астронавта за 2 часа составит:

– для минимальной защиты 0,1г/см

, как в первых американских скафандрах; суммарная доза составляет 1200000 рад за год, или 1200000 Р (рентген) за год, или 100000 Р за месяц, или 3333Р за сутки, или 278 Р за 2 часа; из таблиц на рис. 21 и рис. 22 видим, что при этом возможна острая лучевая болезнь и смертность составляет 50%;

– для улучшенной защитой американского скафандра в 0,2г/см

суммарная доза составляет 4х10

рад за год или 400000 Р (рентген) за год, или 33333 Р за месяц, или 1111Р за сутки, и 93 Р за 2 часа; из таблиц находим, что при такой дозе происходит начало развития лучевой болезни;

– для улучшенной защитой советского скафандра «Кречет» в 0,324г/см

, суммарная доза составляет 1,2х10

рад за год или 120000 Р (рентген) за год, или 10000 Р за месяц, или 333Р за сутки, и 28 Р за 2 часа, при этом возможно незначительное изменение состава крови;

– внутри КА с минимальной толщиной стенок в 1 г/см

, это, примерно, 0,5 см толщины защиты; суммарная доза составляет 10

рад за год или 10000 Р (рентген) за год, или 833 Р за месяц, или 28Р за сутки, и 2,3 Р за 2 часа, что вполне допустимо;

– внутри КА с толщиной стенок в 2 г/см

, это, примерно, 1 см толщины защиты; суммарная доза составляет 2х10

рад за год или 2000 Р (рентген) за год, или 167 Р за месяц, или 5,6Р за сутки и 0,47 Р за 2 часа, что вполне допустимо.

Рис. 33

Рис. 33. Составил автор, Александр Матанцев. Зависимость дозы облучения астронавта при прохождении зон Ван Аллена от толщины защиты

Автор, Александр Матанцев, по результатам исследований построил график зависимости толщины защиты в полете через зоны Ван Аллена – рис. 33. Из этого графика видно, что для допустимой дозы менее 25 Р, толщина защиты должна быть больше 0,4 г/см

, или, примерно, 0,2 см защиты.

В случае отклонения траектории вхождения в зоны Ван Аллена от перпендикулярного направления на угол 10 градусов во все значения, вводится коэффициент 0,9 – 0,9.

В случае отклонения траектории вхождения в зоны Ван Аллена от перпендикулярного направления на угол 20 градусов во все значения, вводится коэффициент 0,85 – 0,8.

В случае отклонения траектории вхождения в зоны Ван Аллена от перпендикулярного направления на угол 30 градусов во все значения, вводится коэффициент 0,6 – 0,7.

Следует при этом иметь в виду, что увеличение угла приводит к росту потребления топлива.

Случай 5. Американские данные НАСА

Литература НАСА [58]. Для сравнения, флюенс протонов в РПЗ на порядок выше, чем в мощном протонно-солнечном событии от 4—11 августа 1972 года. Потоки протонов и электронов в РПЗ отличаются от солнечного ветра тем, что каждый протон (электрон) вращается вдоль силовой линии магнитного поля Земли, при энергии 10 МэВ – с радиусом ~100 (10) км и периодом ~10—3 (10—6) с, доходит до зеркала магнитного поля, отражается и двигается в противоположном направлении, периоды колебаний между парой зеркальных точек РПЗ составляют десятую долю секунды (секунду). Радиационный пояс Земли – это множество протонных и электронных смерчей с противоположными направлениями, которые дрейфуют, сталкиваются, взаимодействуют с внешними корональными дырами и плотностью протонов в миллион раз больше, чем в солнечном ветре.