Путешествие к далеким мирам - Гильзин Карл Александрович
Живя на поверхности Земли, мы не подвергаемся действию рентгеновского излучения Солнца и даже не знали бы о его существовании, если бы приборы, унесенные высотными ракетами на большие высоты, не установили его наличие. Правда, до сих пор установлено лишь существование сравнительно мягкого рентгеновского излучения Солнца — эти рентгеновы лучи имеют гораздо большую длину волны, чем те, с помощью которых нас просвечивают в амбулатории. С большой степенью уверенности можно считать, что обшивка корабля будет надежно защищать астронавтов от рентгеновского излучения Солнца.
По характеру вредного воздействия на человека ультрафиолетовые и рентгеновы лучи принципиально одинаковы, за тем лишь исключением, что первые действуют только на наружные части тела, тогда как вторые проникают внутрь его, поражая также и внутренние органы. Это вредное воздействие заключается в том, что мощные кванты света — фотоны, сталкиваясь с атомами и молекулами в тканях человеческого тела, выбивают из этих атомов и молекул наружные электроны, то есть ионизируют их, превращают в электрически заряженные частицы — ионы. В результате такой ионизации нормальная работа клеток человеческого тела нарушается.
При очень сильной ионизации, которая возникает, например, под действием радиоактивного излучения при взрыве атомной бомбы, болезненные изменения в организме («лучевая болезнь») могут быть очень опасными и даже смертельными.
Чем меньше длина волны ионизирующего излучения, тем больше энергия фотона этого излучения и, соответственно, больше число образуемых фотоном ионов. Поэтому рентгеновы лучи более опасны, чем ультрафиолетовые.
Еще более опасными являются так называемые гамма-лучи, вызывающие несравненно большую ионизацию.[134] Однако можно полагать, что интенсивность испускаемого Солнцем рентгеновского излучения мала, хотя исчерпывающих знаний в отношении его влияния на человека еще нет. Во всяком случае можно надеяться, что защитное действие оболочки межпланетного корабля сделает это излучение не опасным для астронавтов.
Сложнее с космическим излучением. Недаром проблема влияния космических лучей на межпланетных путешественников в последнее время привлекает все больший интерес и внимание астронавтики — эта проблема может стать камнем преткновения на пути в Космос, может оказаться непреодолимым препятствием. До сих пор мнения ученых об этом влиянии космического излучения расходятся, единодушия здесь нет. И если одни склонны к переоценке трудности этой проблемы, то другие, наоборот, проявляют, пожалуй, неоправданный оптимизм, недооценивая серьезность положения.
Мчащиеся с огромной скоростью частицы, входящие в состав космического излучения, образуют в организме, если они в него попадают, очень большое число ионов. В этом заключается главная неприятная особенность вредного действия космических лучей. Именно поэтому космические лучи производят в человеческом организме гораздо большие разрушения, чем другие виды излучения.
На Земле мы защищены от вредного действия космических лучей огромной толщей воздуха. Космические частицы не достигают земной поверхности, они сталкиваются с атомами воздуха. К нам долетают лишь частицы, образовавшиеся при таких столкновениях, то есть продукты происходящих при этом ядерных превращений. Эти вторичные частицы все еще обладают огромной энергией и потому чрезвычайно сильным ионизирующим действием. Однако это только жалкая тень того воздействия, которое оказали бы сами первичные космические частицы. На больших высотах ионизирующее действие космического излучения гораздо сильнее, чем у земной поверхности.
Как полагают ученые, вредное воздействие космического излучения связано не только с количеством образующихся в организме ионов, но и с тем, как эти ионы распределены по организму. Если человека облучить рентгеновыми лучами, то ионы распределяются в организме равномерно. Иначе обстоит дело в случае облучения космическими лучами. Путь каждой космической частицы, попавшей в организм, отмечается лавиной ионов, причем чем тяжелее частица, тем «гуще» оставляемый ею за собой ионный след. Вот такие же наэлектризованные колонны-«трубки» оставляют за собой в воздухе врывающиеся в земную атмосферу метеоры. Если альфа-частица перед своей остановкой, когда она уже потеряла всю скорость в результате столкновения с атомами и молекулами тела, и вызывает наибольшую ионизацию, образует в каждой клетке несколько десятков тысяч пар ионов, то тяжелая космическая частица образует несколько миллионов пар. Ученые считают, что столь высокая концентрация ионов при облучении космическими лучами увеличивает вред, причиняемый организму, по крайней мере раз в 10.
Если рассматривать след-трек, оставляемый тяжелой частицей в слое фотоэмульсии (этот метод широко применяется при исследовании космических лучей), то можно видеть, что из черточки ничтожно малой толщины он к концу становится уже довольно внушительным. Тончайший хлыстик как бы становится массивной дубиной. Конечно, истинные размеры следа все еще остаются достаточно малыми — они не превышают нескольких сотых миллиметра, но по сравнению с совершенно микроскопической толщиной до этого он является огромным. Клеткам тела уже не безразлична дыра, которую проделывает в них эта космическая пуля «дум-дум». В особенности чувствительны к таким пробоинам нервные клетки, сетчатка и хрусталик глаза и др. Тяжелые частицы могут вызвать ощущения боли при попадании в нервные окончания, могут создать очаги местной слепоты при попадании в глаз, могут привести и к гораздо более тяжелым последствиям, если затронут отдельные нервные центры головного мозга и другие важнейшие участки нашего тела.
К счастью, число тяжелых частиц в космическом излучении невелико. В среднем из 100 космических частиц, врывающихся в земную атмосферу, 82 являются протонами, 17 — альфа-частицами и только 1 — более тяжелой частицей.[135] Кроме того, общее число космических частиц также невелико — на большой высоте, где уже не сказывается «тень», создаваемая земным шаром, через каждый квадратный сантиметр в секунду проходят примерно 2 космические частицы. Именно это приводит некоторых ученых к предположению о безопасности космического излучения для астронавтов. Однако подобный вывод был бы поспешным.
Впервые ученые и врачи встретились с вредным биологическим воздействием ионизирующего излучения в связи с применением рентгеновых лучей в медицине. С тех пор дозу этого излучения, воспринимаемого организмом, стали измерять в условных единицах — рентгенах (за 1 рентген взята доза ионизации, при которой в 1 миллиграмме живой ткани образуется немногим больше 1,5 миллиарда пар ионов; в 1 куб. сантиметре воздуха это количество излучения вызовет образование примерно 2 миллиардов пар ионов).
К сожалению, установление предельно допустимых доз ионизации, которые могут быть восприняты человеком без какого-либо вреда, пока еще производится недостаточно строго. Приняты различные значения этих доз, недостаточно учитываются специфические особенности отдельных видов ионизирующего излучения и т. д. Особая сложность проблемы заключается в том, что вредное действие ионизации проявляется не сразу, а через некоторое время, по мере того как организм накапливает в себе его результаты. Когда человек подвергается действию опасного излучения, то он об этом даже не догадывается — природа не снабдила нас особым «чувством», регистрирующим облучение. Неудивительно, ведь до сих пор человек в природе нигде не встречался с подобным облучением. Эта опасность возникла вместе с развитием науки и техники, ее создал сам человек. Вредные последствия облучения проявляются только тогда, когда болезнь зашла уже далеко и даже не всегда оказывается возможным помочь заболевшему.
Сейчас еще нельзя с полной уверенностью сказать, каковы предельно допустимые дозы ионизации при космическом излучении. Называются разные цифры. Но одно является несомненным — короткое пребывание в Космосе не опасно. Только длительный межпланетный полет может представить в этом отношении серьезную опасность. Какова предельно допустимая длительность воздействия космического излучения на межпланетных путешественников, пока еще не известно. Одни ученые считают, что она очень велика, другие — что очень мала.
