На космическом корабле

Корейво Марек

— Ты говорил, что космические лучи постоянно обстреливают Землю, однако же человечество существует.

— Это другое дело. Я говорил тебе, что Земля непрерывно заливается потоком космических лучей. К счастью, Земля укутана надежным защитным экраном в виде слоя атмосферы толщиной в 100 километров, и, кроме того, еще и магнитным экраном. Частицы, несущиеся к Земле из космического пространства, отнюдь не одинаковы по своей природе. Некоторые из них — назовем их «медленными», — находясь еще на очень большом расстоянии от Земли, отклоняются от траектории своего полета и попадают в так называемую ловушку магнитного поля Земли. Другие частицы, обладающие достаточно большой энергией, проникают в атмосферу, где сталкиваются с атомами кислорода, азота и прочих газов, превращая их в ионы. Одновременно, частицы эти теряют часть энергии и рассеиваются в атмосфере. Есть еще частицы, обладающие поистине колоссальной энергией, скорость которых близка к скорости света — эти не задерживаются, не изменяют своей траектории даже в том случае, если по пути разбивают атомы. При этом атомы взрываются, их частицы с огромной энергией разлетаются во все стороны, ударяют в соседние атомы и вызывают новые взрывы, хотя и не столь мощные. Это называется каскадным процессом.

Возникшие в результате этого процесса осколки атомов падают на Землю в виде вторичного космического излучения. По всей вероятности ты, во время спокойной прогулки по Земле, совершенно не ощущаешь, что твое тело ежесекундно пронизывают тысячи этих космических частиц. За период многих миллионов лет, то есть с того времени, как на Земле зародилась жизнь, растения, животные и люди приспособились к этому непрерывному, невидимому космическому дождю и переносят его без всякого ущерба для себя. Это — на Земле. На других планетах, где защитный экран атмосферы отсутствует, или если он и есть, то весьма разреженный, человек будет подвержен облучению в опасных дозах. Ты наверное хотел бы кое-что узнать о поясах Ван-Аллена? Как ты знаешь, Земля окружена магнитным полем, которое состоит как бы из двух слоев, имеющих характерную форму яблока, то есть с углублением на полюсах. Толщина поясов больше всего над экватором Земли, она постепенно уменьшается и становится наименьшей над полюсами. По дороге на Землю космические лучи должны пройти через магнитное поле, которое действует вроде ловушки, так как улавливает частицы и задерживает их. Частицы эти начинают длительное путешествие внутри слоев магнитного поля, передвигаясь от одного полюса Земли к другому; только небольшая часть излучения прорывается через первый пояс, но сразу же попадает в другую ловушку — второй пояс. Эти магнитные зоны, улавливающие космические лучи, получили название поясов Ван Аллена по имени американского ученого, который открыл их при помощи радиозондов и разработал их карту. [2]

2

Эти пояса открыты одновременно и советским ученым Верновым, так что их правильнее называть поясами Ван-Алпена-Вернова. По последним сведениям этих поясов не два, а три.

— Из этого вытекает, что орбитальные полеты вокруг Земли таят в себе большую опасность. А ведь, насколько помню, советские космонавты, находившиеся в полете по несколько суток, нисколько не пострадали, а приборы отметили только минимальные дозы облучения.

— По-видимому, ты не очень внимательно читал сообщения. Действительно, у космонавтов доза облучения оказалась небольшой. После их приземления контрольные приборы, так называемые дозиметры, показали столь малые дозы облучения, что они не могли оказать сколько-нибудь заметное влияние на организм. Итак, к примеру, советский космонавт Попович, который находился в космическом пространстве 71 час, получил дозу облучения всего лишь 50 миллиардов, а Николаев, находясь на орбите в течение 94 часов — 65 миллиардов. Но необходимо помнить, что Попович и Николаев, как и все другие космонавты, летали на небольших высотах, примерно 150–330 километров над Землей, то есть там, где космические лучи весьма слабы. Пояса Ван Аллена начинаются на высоте 700 километров. Это значит, что космонавты летали в безопасной зоне. Где же наибольшая интенсивность космических лучей? Я уже говорил, что опасная зона начинается на высоте около 700 километров и простирается очень далеко. Первый пояс, утолщенный в районе земного экватора, на высоте около 3200 километров, обладает самой высокой интенсивностью излучения. Несколько выше интенсивность уменьшается, а потом, переходя во второй пояс Ван Аллена, снова возрастает. Наибольшая интенсивность космического излучения отмечена здесь на высоте около 20 000 километров над экватором земного шара. А теперь вернемся к нашему полету. Мы уже прошли первый пояс, и я как раз тогда спрашивал тебя об антирадиационных таблетках. Второй пояс много опаснее первого, и нам еще предстоит его пройти. Когда на Солнце возникают возмущения и появляются протуберанцы, космонавты могут быть уверены, что они скоро попадут в поток, или, как его иногда называют, ливень усиленного излучения, обладающего необыкновенной пробивной силой. В начале эры космических полетов люди длительное время не могли решить проблему защиты от столь сильной радиации.

— Как же была решена эта проблема?

— Первоначально пытались применять особые оболочки из твердой стали с примесью других металлов. Космические корабли сооружали из двух стальных оболочек с изолирующим слоем некоторых химических веществ; дополнительно защищали космонавтов с помощью стальных щитов, установленных вокруг кресел. Но эти методы оказались несовершенными. Броневые плиты были слишком тяжелы и слабо защищали от сильного потока излучения, в особенности во время появления протуберанцев на Солнце. Частицы, обладающие большой энергией, легко проникали через стальные плиты и поражали тело космонавта, вызывая к тому же вторичное излучение всех металлических частей, находящихся в кабине корабля, в том числе и щитов. Поэтому пришлось искать другие методы защиты. Чтобы найти медикаменты против вредного действия космического излучения, за работу взялись тысячи химиков и биохимиков.

— Расскажи об этом подробнее.

— Давай сначала рассмотрим последствия облучения. В биологии в качестве единицы облучения принята величина «рад», обозначающая интенсивность излучения в 100 эргов на 1 грамм тканей человеческого организма. По принятым в промышленности нормам при работах с рентгеновскими аппаратами или изотопами различных радиоактивных веществ безвредное для человека излучение находится в переделах до 25 радов.

Увеличение дозы облучения до 100 радов вызывает у человека ряд болезненных явлений — тошноту, головную боль и рвоту; облучение в 800 радов вызывает повреждение кровяных телец, нарушает работу желудка и спинного мозга; при облучении порядка 1000–1200 радов, человек погибает. По современным данным суточное облучение в размере 1/25 000 смертельной дозы безопасно для человека, даже если он будет длительное время находиться в зоне излучения. Правда, даже и такая минимальная доза приводит к повреждению некоторых клеток организма, но защитные силы легко с ними справляются, и поврежденные клетки

заменяются новыми. Следует однако помнить, что вопрос еще недостаточно исследован, и взгляды ученых в этой области расходятся. Установлено, что приспособляемость отдельных людей к облучению различна. Доза в 1000 радов, которая для одного космонавта может оказаться смертельной, у другого вызовет только болезнь. Кроме того, по-разному воздействует на организм и само излучение. Много зависит от того, из каких частиц — альфа, бета, или гамма состоят космические лучи, являются ли они потоком нейтронов или протонов. Одни из этих лучей, относительно безвредные, называются «мягкими», другие — «жесткими».

— Как же столь маленькие частицы поражают организм?

— Трудно объяснить это во всех подробностях. Но достаточно сказать, что ионное излучение приводит к химическим изменениям в частицах живой материи, то есть в молекулах белка, нуклеиновых кислот и углеводных соединений. Мы уже давно знаем, что если клетки организма ощущают недостаток кислорода, то космическое излучение повреждает их в меньшей степени. При обилии кислорода в клетках последствия облучения могут быть опасными. Во время одного опыта крыса получила дозу облучения в 800 радов при дыхании обедненной смесью (только 5 процентов кислорода вместо 21 процента в нормальном воздухе). Крыса прожила 30 дней, тогда как другие крысы, получившие такую же дозу, но дышавшие нормальным воздухом, погибли сразу. Известно также, что существуют химические соединения, снижающие содержание кислорода в тканях организма. Отсюда, казалось бы, можно сделать простой вывод: надо найти лекарство, которое уменьшало бы количество кислорода в организме и увеличивало бы его стойкость к облучению. Но сделать это оказалось не так просто, как кажется. Ведь кислород необходим для жизнедеятельности организма, и любое уменьшение питания организма кислородом приводит к весьма тяжелым последствиям. Ученые испытали свыше 1800 химических соединений, из которых выбрали несколько пригодных. К ним принадлежат цианид, серотонин, пирогаллон, триптамин, цистеин и другие с весьма трудными для запоминания названиями. Но долгое время не удавалось решить проблему побочного вредного влияния этих лекарств на организм. Опыты на животных и людях показали, что эти средства прекрасно действовали против облучения, но сами оказывали нежелательное, вредное воздействие. И только лишь совсем недавно удалось создать сложное химическое соединение, которое оказалось безвредным и превосходно действовало против большой дозы облучения. Именно таблетки, изготовленные на основе упомянутого соединения, ты и принимал сегодня и несколько дней до начала нашего путешествия. Благодаря этому средству мы превосходно защищены от вредного влияния космических лучей.

Я должен еще добавить, что во время поисков действенного средства против облучения ученые случайно открыли превосходное средство против раковой болезни.

* * *

Читатель, по-видимому, уже догадался, что беседа отца с сыном на борту космического корабля выдумана автором. Дело в том, что автору хотелось наглядно показать опасность космической радиации и возможность противодействия ее последствиям с помощью химических средств защиты, поиски которых ведутся во всем мире. Уже испытано свыше 2000 различных химических соединений, и получены обнадеживающие результаты. Но до сих пор не удалось найти безопасных и действенных таблеток против облучения; еще не найдено лекарство и против бича человечества — рака.

КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ В ДАЛЕКОМ КОСМОСЕ

Защита от космического излучения стала главной проблемой космонавтики, космобиологии и космомедицины. Уже теперь приходится заботиться о защите экипажей космических кораблей от действия космического излучения. А в недалеком будущем, надо полагать, опасность со стороны космического излучения при полетах в далекий космос будет больше, чем теперь. Наиболее опасным следует считать солнечные протуберанцы — источник весьма интенсивного излучения, столь мощного, что в космосе оно свободно сможет проникнуть сквозь стенки космического корабля и поразить находящихся на его борту космонавтов.

Не исключено, что в космосе существуют зоны или облака космических частиц, захваченных магнитными полями. Можно опасаться, что такие облака вдали от Земли будут опаснее поясов Ван-Аллена.

Возможно, что подобные пояса окружают не только Землю. Мы точно знаем, что их нет вокруг Луны, но что касается других планет, то никакой уверенности в отсутствии опасных поясов вокруг них у нас нет.

Трудно даже питать надежду, что будет найден материал, способный защитить космонавтов от проникающих внутрь корабля или скафандра вредоносных космических лучей. По-видимому, более реальным является получение медикаментов, способных предотвратить последствия облучения, тем более, что космонавты не всегда будут находиться в кабине корабля. Ведь во время длительного космического полета всегда может появиться необходимость выхода наружу для производства ремонта корабля в открытом космосе. При наличии мощного излучения космонавт подвергся бы большой опасности.

Похоже будет обстоять дело на поверхности Луны, где отсутствует атмосфера и нет магнитных поясов. Космические лучи беспрепятственно попадают на Луну, так как не встречают здесь никаких помех. А ведь трудно себе представить, что после «прилунения» космонавты будут передвигаться по Луне на неуклюжих бронированных машинах. Им же придется выполнять множество сложных операций и работ, для чего нужна определенная свобода движений.

Вся проблема защиты человека от космического излучения требует еще многих усилий со стороны исследователей, требует раскрытия множества тайн, решения крупных задач. Мы знаем, что человечество находится на пороге путешествия на Луну, и что такое путешествие можно осуществить уже при нынешнем уровне техники. Но вот биологические проблемы все еще очень далеки от удовлетворительного разрешения.

СОЛНЕЧНЫЕ ПРОТУБЕРАНЦЫ

Астрономические исследования показали, что активность Солнца периодически меняется, и что цикл изменений составляет примерно 11,2 лет. Как правило, симптомом роста активности Солнца являются пятна, появляющиеся на солнечном диске. Пятна эти наблюдаются уже сотни лет, но только в последнее время были раскрыты связанные с ними некоторые закономерности.

Если рассматривать ближайшее прошлое, то максимальная солнечная активность наблюдалась в 1958 году, когда на Солнце было отмечено 250 пятен. После весьма бурного периода пятна на Солнце стали постепенно исчезать, и их минимальное число наблюдалось в июне 1964 года.