Валерий Родиков - Приключения радиолуча
В послевоенные годы радары совершенствовались, мощности их росли. То же самое относилось к системам связи, телевидения, радиовещания… Этот процесс продолжается и по сей день. Возникает вполне закономерный вопрос: в чем же проявляется действие радиоволн на живой организм, в том числе и на человеческий? И особенно микроволнового диапазона. Ведь именно на его частотах работает подавляющее большинство радиосредств.
По своему биологическому действию радиоволны отличаются от так называемых ионизирующих излучений (ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения). Когда ионизирующее излучение проходит через живую ткань, даже не нагревая ее, оно разрывает химические связи, и в результате нейтральные молекулы становятся заряженными. Иными словами, происходит ионизация молекул, а значит, повреждение тканей организма. Чем больше энергия фотона — кванта электромагнитного излучения, — тем сильнее будет ионизация. Мы знаем, что энергия фотона прямо пропорциональна частоте излучения. И фотоны в радиодиапазоне слабее фотонов ионизирующих излучений в сотни миллионов миллиардов раз. Энергия радиофотона много ниже энергии межмолекулярных связей, или средней кинетической энергии колебательного или поступательного движения молекул при комнатной температуре. Например, энергия радиофотона на частоте один гигагерц (миллиард герц), что соответствует длине волны 30 сантиметров (а на этой частоте работают и радары, и системы связи), составляет лишь 1/6000 от той кинетической энергии, которую имеют молекулы в тканях живого организма при обычной температуре. То есть она значительно ниже, чем энергия, необходимая для разрушения самых слабых химических связей. Данный факт, конечно, не исключает, что маломощное радиоизлучение непосредственно ничего не изменяет в молекулах живой ткани. Однако эффекты остаются еще малоизученными.
Многие из вас, наверное, видели в магазинах кухонные микроволновые печи. Пока они из-за своей дороговизны еще довольно редко встречаются в обиходе, хотя для нашего здоровья они были бы весьма полезны. Ведь главное в них — продукты не жарятся, кстати, в перегретом масле содержатся далеко не безвредные для организма вещества, а быстро приготовляются с помощью радиополя. Принцип теплового нагрева и положили в основу американские исследователи при разработке стандартов на предельно допустимые уровни радиоизлучения.
Между прочим, стандарты можно рассматривать как один из способов компромисса между преимуществами, которые получает человечество от новой техники, и потенциальным риском, связанным с его использованием.
Взять хотя бы такой пример, как ограничение скорости для транспортных средств. При их определении пытаются достигнуть компромисса между опасностью их превышения и желанием людей добраться до места назначения как можно быстрее. Установленные ограничения, конечно, полностью не исключают риск на меньших скоростях. Но пределы устанавливаются так, чтобы при их соблюдении можно было без особого труда избежать опасности.
Примерно таким образом поступают при выработке стандартов на радиоизлучения. Берутся известные вредные воздействия, вызываемые излучением. Затем устанавливают определенный «запас прочности», допустим — десятикратный, то есть при уровне излучения, в десять раз меньшем, считаем, что гарантирована относительная безопасность. И, конечно, разные нормы устанавливаются для профессионалов, работающих с излучением, и для населения в целом. Казалось бы, просто. Да вот только объективно установить «запас прочности» — дело нелегкое. Даже в наше время нельзя поручиться на все сто процентов, что в будущем цифра не претерпит изменений.
Одна из первых норм на радиоволновое облучение была предложена в 1953 году американским исследователем Г. Швапом. Он подсчитал, что при микроволновом облучении с плотностью потока мощности 100 ватт на квадратный метр температура облучаемого участка тела поднимается примерно на один градус или несколько меньше. Нагрев вызывается «пляской молекул» — колебаниями ионов и дипольных молекул воды.
У каждого из нас иногда повышается температура. И Швап в некотором роде поставил знак тождества между повышением температуры в результате естественных биологических процессов и принудительным — радиоволновым. Что ж, такой подход возможен. Ведь если мы перегреемся на солнце, то тоже может подняться температура, тоже можем почувствовать озноб. Симптомы, схожие с радиооблучением.
Кстати, уровень в 100 ватт на квадратный метр примерно в 50 раз меньше, чем тот, которым мы облучаемся в разного рода диатермических медицинских установках для глубокого прогревания определенных тканей организма токами высокой частоты (так называемая аппаратура УВЧ). Но в данном случае — прогрев местный, локальный, он не затрагивает организм в целом.
По оценке Швапа, при плотности потока мощности в 1000 ватт на квадратный метр в некоторых случаях может произойти тепловое поражение организма. Так что предложенная Швапом норма — 100 ватт на квадратный метр — дает, по его мнению, 10-кратный запас прочности.
Ученый направил свои предложения военно-морским силам США, где проблема безопасности от радиооблучения особенно важна. Ведь боевые корабли буквально нашпигованы радиоаппаратурой. Взять хотя бы американский авианосец с атомным двигателем типа «Интерпрайз». У него более чем 500 антенн, причем большинство из них передающие.
Предложения были изучены Американским национальным институтом стандартов, и поскольку не нашлось убедительных свидетельств поражения животных, подвергнувшихся микроволновому облучению при плотностях мощности до 100 ватт на квадратный метр, эту величину в 1966 году и приняли в качестве стандарта США как предельно допустимый уровень. Вскоре и многие западные страны установили примерно такую же норму.
Наши радиогигиенисты при выработке предельно допустимых уровней предпочли более тонкие критерии, а именно по степени функциональных изменений. Ведь тепловой нагрев — всего лишь простейший вид преобразования энергии в биологических средах. Да и радиоволновый нагрев сам по себе неодинаково влияет на разные органы. Многое тут зависит от возможности отвода тепла — теплообмена с другими тканями. Например, менее опасен местный нагрев для мускульных тканей: их кровеносные сосуды способствуют отводу лишнего тепла. А вот у мозга, половых органов и глаз возможностей гораздо меньше. У них нет достаточно мощной сосудистой системы для обмена тепла с окружающими тканями.
В литературе приводилось много примеров, когда на глазах животных в результате сверхвысокочастотного радиоволнового облучения возникала катаракта — помутнение хрусталика. Тепло воздействует на жидкость, заполняющую глазное яблоко, так же, как на белок куриного яйца. Он прозрачен при комнатной температуре, но при чрезмерном нагреве его прозрачность уменьшается, и процесс необратим. По этой причине ни в коем случае нельзя заглядывать в открытые концы волноводов или в рупорные облучатели антенн при включенном передатчике.
Мужские семенники еще более чувствительны к нагреву. Известно, что даже ношение слишком плотного и теплого белья может привести к временной стерильности. Поэтому неудивительно, что радиооблучение тоже может вызвать стерильность, но эффект, как правило, бывает временным и обратимым.
Правда, здесь, видимо, виноват не только нагрев, но и другое специфическое действие радиоволн. Еще при ранних исследованиях, когда облучали радиополем семенники крыс, было обнаружено, что 10минутное облучение на волне 12 сантиметров вызывает повышение температуры в семенниках до 30—35 градусов и приводит к дегенеративным изменениям их тканей. При инфракрасном же облучении, соседствующем с радиоволнами, подобные изменения происходили при большей температуре — 40 градусов. Значит, дело не только в температуре.
Что касается генетических последствий радиооблучения, то они еще мало изучены. Нет достаточной и достоверной статистики. Тем не менее в одной из лабораторий США исследовался вопрос о корреляции между рождением монголоидных детей (болезнь Дауна) и радиооблучением их отцов. Исследователи «нащупали» тенденцию: у большинства таких детей отцы во время второй мировой войны работали на радарах. В то время до техники безопасности, как говорится, руки не доходили.
Где-то читал, что обезьяне воздвигнут памятник. И это справедливо. Так же, как и собака, она достойна такой чести. Ведь в рискованных медицинских экспериментах в качестве живой модели человека нередко выступать приходится именно нашему ближайшему по генеалогическому древу жизни родственнику. Сколько их полегло в лабораториях, в экспериментах, подчас жестоких, ради интересов своего более разумного сородича.
Есть в технике такой термин — «разрушающий контроль», когда для того чтобы проверить качество продукции, определенное число изделий из партии доводят до разрушения. Примерно так испытывали американские ученые радиоволновую «прочность» обезьяньего мозга. Голову обезьяны резуса помещали в металлический цилиндр — резонатор. Над головой животного размещалась антенна, подключенная к радиопередатчику мощностью 100 ватт. Передатчик работал в диапазоне 225—339 мегагерц. Через несколько секунд после включения передатчика наблюдалась следующая картина. Дремотное состояние сменялось лихорадочным возбуждением. Потом происходило нарушение дыхания, обильное слюнотечение, наступали судороги, а затем смерть… Опыты длились всего три-пять минут.
