Люди на Луне

● бета-частицы – отрицательно заряженные субатомные частицы (электроны) или положительно заряженные субатомные частицы (позитроны);

● ядра атомов химических элементов тяжелее гелия, которые вместе с альфа-частицами называют «тяжелые заряженные частицы».

Между квантами излучения (рентгеновского и гамма-) и частицами (протонами, электронами, нейтронами, ядрами атомов гелия и тяжелее) существует принципиальная разница, хотя все вместе они и называются радиацией, или ионизирующим излучением. Первые – это безмассовые кванты электромагнитного излучения, движущиеся со световой скоростью (300 000 км/с), а вторые – элементарные частицы вещества, обладающие массой и движущиеся с досветовой, хотя и высокой скоростью. Эта разница определяет степень биологического воздействия. Хотя гамма-лучи обладают высоким проникающим эффектом, больший вред способны нанести протоны, нейтроны и тяжелые заряженные частицы.

РЕНТГЕНОВСКОЕ И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ

В целом распространенный стереотип о радиации, от которой надо защищаться свинцовыми стенами, метрами бетона или кубометрами воды, соответствует только самому проникающему типу – гамма-лучам. Кванты рентгеновского излучения имеют меньшую энергию. В ближнем космосе, внутри Солнечной системы, воздействие гамма-лучей незначительно. Самые яркие космические источники гамма- излучения видимого небосвода – это ядро нашей Галактики, черные дыры и блазары, все они удалены от нас на десятки тысяч или даже миллиарды световых лет. Солнце – довольно слабый источник гамма-лучей, за исключением кратковременных вспышек. Это наглядно можно увидеть в съемках гамма-телескопа NASA Fermi.

Видимое небо в диапазоне гамма-излучения, главные источники которого – плоскость Галактики, квазары, черные дыры и пульсары. Солнце (обведено белой окружностью) практически незаметно. NASA

Рентгеновские и гамма-лучи также возникают и при воздействии частиц космического излучения на обшивку космического корабля, земную атмосферу или грунт Луны – это так называемое вторичное излучение. Однако их плотность невысока, и серьезная накопленная доза излучения возникает только в очень длительных многомесячных экспедициях. Воздействие гамма-лучей вторичного излучения переживает каждый пилот и пассажир обычных самолетов, летящих на высоте около 10 км над землей. Это гамма-излучение в земной атмосфере возникает из-за воздействия космических частиц высокой энергии на атомы газов воздуха верхних слоев атмосферы.

БЕТА-ЧАСТИЦЫ, ИЛИ БЕТА-ЛУЧИ

В основной своей массе это свободные электроны, движущиеся на высоких скоростях, близких к световой. Несмотря на высокую скорость, имеют малую массу и малую проникающую способность, а потому поглощаются внешними слоями обшивки космических аппаратов и кораблей. Электроны, захваченные земным магнитным полем, наполняют внешний радиационный пояс Земли.

ПРОТОНЫ И ТЯЖЕЛЫЕ ЗАРЯЖЕННЫЕ ЧАСТИЦЫ

Протоны и тяжелые заряженные частицы представляют опасность не только сами по себе, но и как источник вторичного излучения: они выбивают потоки опасных вторичных частиц (протонов, электронов, нейтронов, мюонов, пионов и др.) и квантов высокой энергии (рентгеновских и гамма-) при столкновении с ядрами атомов других элементов. Поэтому в космонавтике не используются экраны из свинца и других тяжелых металлов: их высокая плотность дает большой поток вторичного излучения от тяжелых заряженных частиц. В некоторых случаях проще пропустить через организм или электронную плату одну частицу высокой энергии, чем получить от нее опасный пучок частиц и лучей.

Протоны относятся к наиболее распространенному типу космической радиации, главный их источник – Солнце. Солнечные протоны в основной своей массе имеют относительно невысокую энергию, их скорость – от сотен до нескольких тысяч километров в секунду. Однако протонные события способны порождать потоки высокоэнергичных протонов со скоростями более сотни тысяч километров в секунду. Наибольшая доля частиц галактического излучения также относится к протонам, но они имеют гораздо более высокую энергию и скорость, близкую к световой.

НЕЙТРОНЫ

Нейтронное излучение довольно опасно для организма, поскольку имеет высокую проникающую способность и может порождать наведенную радиоактивность. К счастью, от Солнца нейтроны долететь до нас не успевают: время их существования в свободном состоянии не более 15 минут. Зато нейтроны возникают от взаимодействия других энергичных частиц с обшивкой корабля, атмосферой Земли или поверхностью Марса или Луны. Наиболее эффективным средством защиты от нейтронного излучения являются самые легкие элементы, например водород, в том числе в составе воды.