Галактическо космическо излъчване - Голяма енциклопедияНефт и газ, статия, стр. 1
Галактическо космическо лъчение
Галактическото космическо лъчение (GCR) [1, 3, 16, 18] се състои от потоци от протони (около 85%), a-частици (около 14%) и по-тежки ядра (около 1%) с енергия от 107 до 1019 eV. [1]
Интензитетът на галактическото космическо излъчване зависи от разстоянието до Слънцето. С увеличаването на това разстояние интензитетът на GKI се увеличава. Тези данни се отнасят за периода от 1962 г. Може да се очаква, че през годините на максимална слънчева активност, величината на този градиент ще бъде малко по-голяма. [2]
В близост до Земята дозата на галактическото космическо лъчение е много по-ниска поради защитния ефект на геомагнитното поле и екраниращия ефект на Земята. [3]
В близост до Земята първичната космическа радиация се състои от галактическа космическа радиация, генерирана в далечни, но все още не точно известни обекти, и слънчева космическа радиация. В това, което следва, освен ако не е посочено друго, ще разбираме под първични космически лъчи галактически космически лъчи. [4]
В космоса йонизиращото лъчение се произвежда от няколко източника: галактическо космическо лъчение, лъчение от слънчеви изригвания и лъчение от радиационния пояс на Земята. [5]
Данните, дадени в табл. 16.2 показват, че галактическото космическо лъчение на височина до 600 km от повърхността на Земята не създава големи тъканни дози. Тези оценки са в добро съответствие с резултатите от директните измервания на погълнатите дози радиация на изкуствени земни спътници и орбитални космически кораби. [6]
От гледна точка на радиационната пропускливост най-голяма опасност представляват ускорените ядра, които присъстват както в състава на галактическото космическо излъчване, така и врадиация от слънчеви изригвания. [7]
Още по време на полета до Луната космическият кораб е засегнат от три източника на радиация: радиация от радиационните пояси на Земята, галактическа космическа радиация и корпускулярна радиация от слънчеви изригвания. Почти невъзможно е да се предвиди интензивността на последното. Дори при надеждна защита на кораба, обикновеният въздух при тези условия може да се превърне в източник на вторично индуцирано лъчение. От тази ситуация може да има само два изхода: или да се усложнят и усложнят средствата за радиационна защита, или да се създаде атмосфера вътре в кораба, в която възникването на индуцирана радиация е невъзможно. [8]
Галактическото космическо лъчение е изотропно в околоземното пространство. Въпреки факта, че няма информация за междузвездното пространство, много вероятно е разпределението на радиацията там също да е изотропно. Горните данни за космическото излъчване на галактиката съответстват на периода на максималните слънчеви петна. Всъщност галактическото космическо лъчение се променя по време на слънчевия цикъл, така че интензитетът намалява с увеличаване на слънчевата активност. Ефектът от слънчевия цикъл върху радиацията е такъв, че потокът от частици с по-ниска енергия се отслабва повече от потока от частици с по-висока енергия. Общата йонизация на границата на атмосферата на високи географски ширини се променя с коефициент два за периода от максимума на слънчевите петна до минимума. В допълнение към цикличните промени с период от 11 години, интензитетът на космическата радиация е обект на резки спадове, които се наричат рецесии на Форбуш. Те са причинени от огромни слънчеви изригвания. Предполага се, че промените в интензитета на радиация възникват, защото плазмата, изхвърлена от групата слънчеви петна по време на изригване, разпространява магнитно поле, в резултат на коетоима намаляване на интензитета вътре в облака. Последните измервания със сателита Pioneer V потвърждават това предположение, тъй като относително големи полета от 50 гама бяха наблюдавани по време на една от тези рецесии. Както е известно, рецесиите на Форбуш не са свързани със Земята, но съществуват и в междупланетното пространство. [10]
По време на полета на космическите кораби "Восток-5" и "Восток-6" с космонавтите В. Ф. Биковски и В. В. Терешкова средната мощност на дозата леко се увеличи. Това се обяснява с увеличаване на интензивността на галактическото космическо излъчване поради настъпването на период на минимална слънчева активност. [единадесет]
Като се има предвид, че горните изчисления се основават на предположението за непрекъснато облъчване, трябва да се оцени валидността на резултатите от тези изчисления по отношение на радиационното въздействие на слънчевите изригвания. При продължителни космически полети дозата на радиационно облъчване се определя главно от постоянната галактическа космическа радиация и комбинацията от слънчеви изригвания, което практически съответства на условията на непрекъснато облъчване. При няколкомесечни полети основен принос за дозата на оправдания риск имат една или две произволно разпределени във времето ракети. В този случай стойността на ефективната доза в края на полета зависи значително от момента на избухването, така че въпросът за оправданата рискова доза за полети с определена продължителност изисква допълнително проучване. [12]
Изобилието на елементи в Слънчевата система се определя от анализа на материята на земната кора, луната, метеорити, слънчев вятър) и от спектроскопския анализ на радиацията от слънчевата фотосфера и корона. Изобилието на елементи извън Слънчевата система се определя чрез анализиране на радиацията на фотосферите на звезди, мъглявини, междузвезднигаз, галактики, както и анализ на състава на галактическото космическо лъчение. Към днешна дата изключително трудоемката работа по определяне на относителното изобилие на елементи в различни космически обекти е основно завършена и нашите идеи за основните характеристики на изобилието на елементи в бъдеще, очевидно, няма да претърпят драстични промени. [13]
Степента на неравномерност на това разпределение зависи от проникващата способност на радиацията. За радиация с много висока проникваща способност (например за високоенергийната част от спектъра на галактическото космическо лъчение) локалната погълната доза по принцип би могла да служи като критерий за радиационна опасност, тъй като в този случай разликите в стойностите на дозата в различни точки на отделението и по повърхността и обема на тялото на космонавта биха били малки. Въпреки това, с увеличаване на енергията на заредените частици, приносът към дозата на вторичните частици, които се образуват по време на ядреното взаимодействие в биологичната тъкан, се увеличава значително. [14]
Дозата GKI в междупланетното пространство е много по-голяма. Това се дължи главно на отсъствието на екраниращия ефект на геомагнитното поле. В този случай потоците на GCR и съответно дозите радиация в междупланетното пространство се оказват зависими от нивото на слънчевата активност. По време на периода на минимална слънчева активност, когато магнитните полета в рамките на Слънчевата система са минимални, потоците от галактическа космическа радиация са приблизително два пъти по-големи от тези при максимална слънчева активност. Дозите на GKI в междупланетното пространство годишно достигат 50 - 100 rem в зависимост от периода на слънчева активност. Тези оценки показват, че по време на дългосрочни космически полети радиационната опасност, причинена от GCR, е много значителна. [15]