Оценка радиационной обстановки при кратковременных полетах на луну

Обложка
  • Авторы: Иванов И.В.1,2, Бурмистров В.И.2, Маткевич Е.И.3
  • Учреждения:
    1. Научно-исследовательский институт медицины труда им. академика Н.Ф. Измерова
    2. Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)
    3. Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России
  • Выпуск: Том 69, № 1 (2024)
  • Страницы: 50-60
  • Раздел: Радиационная безопасность
  • URL: https://bakhtiniada.ru/1024-6177/article/view/363895
  • DOI: https://doi.org/10.33266/1024-6177-2024-69-1-50-60
  • ID: 363895

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение: Недостаточно изученным остаётся вопрос оценки факторов, влияющих на формирование доз облучения космонавтов при нахождении на орбите Луны и на её поверхности, что имеет принципиальное значение для обеспечения радиационной безопасности в лунных миссиях.

Цель: Проанализировать факторы, влияющие на формирование дозы облучения космонавтов на этапах пребывания космического аппарата на орбите Луны и посадочного модуля на поверхности Луны.

Материал и методы: Проанализированы и обобщены особенности дозовой нагрузки на космонавтов на этапах нахождения на орбите Луны и на поверхности Луны. Использованы расчётные методы с учётом параметров орбиты обращения космического аппарата вокруг Луны, противорадиационных свойств материалов посадочного модуля и лунного скафандра, а также времени пребывания в них в рамках краткосрочной лунной миссии.

Результаты: Суммарные дозы облучения за лунную часть миссии, рассчитанные на основе дозиметрических данных 2009 и 2018–2019 гг. в период низкой солнечной активности (без учёта дозы облучения на траектории полёта от Земли к Луне и обратно), составляют для дежурного космонавта, находящегося в космическом аппарате на орбите Луны, от 19,5 до 23,2 мЗв, а для космонавта экипажа высадки на поверхность Луны — от 22,7 до 24,0 мЗв в зависимости от массовой толщины радиационной защиты. Увеличение радиационной защиты посадочного модуля в эквиваленте алюминия с 1,5 до 3–5 г/см² и лунного скафандра с 0,2 до 0,5–1 г/см² позволяет снизить суммарную дозу облучения космонавта за 14-суточный период пребывания на поверхности Луны не более чем в 1,3 раза в условиях минимальной солнечной активности. Показано, что для минимизации радиационных доз необходимо учитывать прогноз солнечной активности при выборе оптимальных сроков запуска космического аппарата.

Заключение: При прогнозировании уровней радиационной опасности для космонавтов в условиях краткосрочной лунной миссии необходимо учитывать воздействие космического излучения как на орбите Луны в зависимости от окололунной траектории полёта, так и на поверхности Луны с учётом времени пребывания в посадочном модуле и лунном скафандре, а также уровня солнечной активности. Выявленные особенности формирования доз облучения следует учитывать при определении временных параметров лунной миссии, проектировании радиационной защиты и оценке соответствия нормативным пределам облучения.

Об авторах

И. В. Иванов

Научно-исследовательский институт медицины труда им. академика Н.Ф. Измерова; Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: ivanov-iv@yandex.ru
Москва

В. И. Бурмистров

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: ivanov-iv@yandex.ru
Москва

Е. И. Маткевич

Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России

Email: ivanov-iv@yandex.ru
Москва

Список литературы

  1. Григорьев Ю.Г., Ушаков И.Б., Шафиркин А.В. Особенности радиационного нормирования в СССР (России) и США применительно к длительным пилотируемым космическим полётам // Гигиена и санитария. 2017. Т.96, № 9. С. 861-867. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-9-861-867.
  2. Самойлов А.С., Ушаков И.Б., Шуршаков В.А. Радиационное воздействие в орбитальных и межпланетных космических полётах: мониторинг и защита // Экология человека. 2019. № 1. С. 4–9.
  3. Митрикас В.Г., Хорошева Е.Г. Оценки индивидуальных доз космонавтов по показаниям бортовых дозиметров // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2018. Т.52, № 2. С. 29-33. doi: 10.21687/0233-528X-2018-52-2-29-33.
  4. Шафиркин А.В., Бенгин В.В., Бондаренко В.А., Митрикас В.Г., Панасюк М.И., Цетлин В.В., Шуршаков В.А. Дозовые нагрузки и суммарный радиационный риск для космонавтов при длительных полетах на ОС «Мир» и Международной космической станции // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2018. Т.52, № 1.С. 12-23. doi: 10.21687/0233-528X-2018-52-1-12-23.
  5. Бондаренко В.А., Митрикас В.Г., Цетлин В.В. Характеристики радиационных условий среды обитания на МКС в период 24-го цикла солнечной активности // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2019. Т.53, № 5. С. 17-21. doi: 10.21687/0233-528X-2019-53-5-17-21.
  6. Митрикас В. Г. Отдельные аспекты радиационного воздействия на космонавтов при пересечении магнитосферы Земли // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2021. Т.55, № 3. С. 51-56. doi: 10.21687/0233-528X-2021-55-3-51-56.
  7. Митрикас, В.Г., Хорошева Е.Г. Эффективные дозы облучения ионизирующей радиацией космонавтов при выполнении внекорабельной деятельности // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т.50, № 3. С. 23-29.
  8. Митрикас В.Г. Оценка эффективных доз ионизирующей радиации экипажей Международной космической станции методом расчетного моделирования // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2015. Т.49, № 3. С. 5-11.
  9. Митрикас В.Г. Динамическая модель радиационной обстановки для оперативного обеспечения радиационной безопасности космонавтов в космическом полете: Автореф. дис. … доктора технич. наук. М., 2000. 36 c.
  10. Бондаренко В.А. Оценка радиационных нагрузок на космонавтов МКС с использованием геометрической модели тела человека: Автореф. дис. … канд. технич. наук. М., 2007. 27с.
  11. Орлов О.И., Панасюк М.И., Шуршаков В.А. Радиационный фактор при лунных миссиях // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2019. Т.53, № 4. С. 5–18. doi: 10.21687/0233-528X-2019-53-4-5-18.
  12. ГОСТ 15484-81 Излучения ионизирующие и их измерения. Термины и определения. М., 1986.
  13. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010): Санитарные правила и нормативы СП 2.6.1.2612-10. М., 2010.
  14. Spence H.E., Golightly M.J., Joyce C.J., Looper M.D., Schwadron N.A., Smith S.S., Townsend L.W., Wilson J., Zeitlin C. Relative Contributions of Galactic Cosmic Rays and Lunar Proton «Albedo» to Dose and Dose Rates Near the Moon // Space Weather. 2013. No. 11. P. 643–650. doi: 10.1002/2013SW000995. URL: http://www.d54x.ru/articles/Luna/Luna91.pdf.
  15. Новиков Л.С. Космическое материаловедение. М.: Макс Пресс, 2014. 448 с.
  16. Zhang S., Wimmer-Schweingruber R.F., Yu J., Wang C., Fu Q., Zou Y., Sun Y., Wang C., Hou D., Böttcher S.I., Burmeister S., Seimetz L., Schuster B., Knierim V., Shen G., Yuan B., Lohf H., Guo J., Xu Z., Freiherr von Forstner J.L., Kulkarni S.R., Xu H., Xue C., Li J., Zhang Z., Zhang H., Berger T., Matthiä D., Hellweg C.E., Hou X., Cao J., Chang Z., Zhang B., Chen Y., Geng H., Quan Z. First Measurements of the Radiation Dose on the Lunar Surface // Sci. Adv. 2020. V.6, No. 39. P. eaaz1334. doi: 10.1126/sciadv.aaz1334.
  17. Безродных И.П. Космическая радиация – основная угроза при космических полетах. ИКИ РАН. М., 2021. 38 с. Электронный ресурс: https://studylib.ru/doc/6428972/bezrodnyh-i.p.-kosmicheskaya-radiaciya---osnovnaya-ugroza-pri.
  18. Wimmer-Schweingruber R.F., Yu J., Böttcher S.I., Zhang S., Burmeister S., Lohf H. at all. The Lunar Lander Neutron and Dosimetry (LND) Experiment on Chang’E 4 // Space Sci. 2020. V.216, No. 104. https://doi.org/10.1007/s11214-020-00725-3.
  19. Калмыков Н.Н., Куликов Г.В., Роганова Т.М. Галактические космические лучи Т. 1 // Модель космоса. / Под ред. Панасюка М.И. М.: Книжный дом Университет, 2007. С. 62-95.
  20. Белов А.В., Курт В.Г. Солнечные космические лучи // Модель космоса. Т. 1 / Под ред. проф. Панасюка М.И. М.: Книжный дом Университет, 2007. С. 293-313.
  21. Ionizing Radiation in Earth’s Atmosphere and in Space Near Earth // Wallace Friedberg Kyle Copeland Civil Aerospace Medical Institute Federal Aviation Administration. Oklahoma City, OK 73125. P. 1-32.
  22. Денисов А.Н., Кузнецов Н.В., Ныммик Р.А., Панасюк М.И., Соболевский Н.М. К проблеме радиационной обстановки на Луне // Космические исследования. 2010. Т.48, № 6. С.524–531.
  23. Безродных И.П., Морозова Е.И., Петрукович А.А., Семёнов В.Т. Оценка оптимальных параметров экранов для защиты электронных систем космических аппаратов от ионизирующих излучений // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2012. Т.131, № 6. С. 15-18.
  24. Безродных И.П. Факторы космического пространства, влияющие на исследование и освоение Луны. М.: ИКИ РАН, 2014. 39 с. //https://studylib.ru/doc/2735279/bezrodnyh-i.p.-iki-ran-spisok-normativnyh.
  25. ГОСТ 25645.150-90. Лучи космические галактические. Модель изменения потоков частиц. М.: Изд-во Стандартов, 1991.
  26. ГОСТ 25645.165-2001. Лучи космические солнечные. Вероятностная модель потоков протонов. Госстандарт России. М.: Госстандарт, 2001.
  27. Программа «Аполлон». Ч. II. Обзор по материалам открытой иностранной печати / Сост. Д.Ю. Гольдовский. Калининград: ГОНТИ-1, 1971. Аполлон-8. URL: https://monamir.ru/Аполлон-8. Аполлон-10. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Аполлон-10.
  28. Jones E.M. A Running Start ‒ Apollo 17 up to Powered Descent Initiation. Apollo 17 Lunar Surface Journal. NASA (1995); Аполлон-17. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Аполлон-17.
  29. Петров В.М., Митрикас В.Г., Тельцов М.В., Акатов Ю.В., Бенгин В.В., Бондаренко В.А. и др. Радиационная дозиметрия в космическом полете Т. 1. // Модель космоса. / Под ред. проф. Панасюка М.И. М.: Книжный дом Университет, 2007. С. 642-667.
  30. Schwadron N.A., Baker T., Blake B., Case A.W., Cooper J.F., Golightly M., et al. Lunar Radiation Environment and Space Weathering from the Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation (CRaTER) //J. Geophys. Res. 2012. No. 117. P. E00H13.
  31. Schwadron N.A., Rahmanifard F., Wilson J., Jordan A.P., Spence H.E., Joyce C.J., et al. Update on the Worsening Particle Radiation Environment Observed by CRaTER and Implications for Future Human Deep-Space Exploration // Space Weather. 2018. No. 16. P. 289–303.
  32. The Effect of the Varying Distance on the Effective Shielding by the Moon Is Included in the Dose Rates Published by the CRaTER Team, as Discussed on Their Website // Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation (CRaTER). URL: http://prediccs.sr.unh.edu/craterweb/algorithms.html.
  33. Кузнецов Н.В., Ныммик Р.А., Панасюк М.И., Денисов А.Н., Соболевский Н.М. Оценка радиационного риска для космонавтов на Луне // Космические исследования. 2012. Т.50, № 3. С. 224-228.
  34. Курт В.Г. Солнечные вспышки. Т. 1. // Модель космоса / Под ред. проф. Панасюка М.И. М.: Книжный дом Университет, 2007.С. 272-293.
  35. Wimmer-Schweingruber R.F., Yu J., Böttcher S.I., Zhang S., Burmeister S., Lohf H., et al. Planetary Science. First Measurements of the Radiation Dose on the Lunar Surface // Sci. Adv. 2020. No. 6. P. eaaz1334.
  36. СП 2.6.1.758-99. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009) М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009.
  37. ГОСТ 25645.215-85 БРЭКАКП. Нормы безопасности при продолжительности полетов до 3 лет. М., 1986.
  38. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.6.1. 44-03-2004. Ограничение облучения космонавтов при околоземных космических полетах (ООКОКП-2004): Методические указания МУ 2.6.1. 44-03-2004. М.: Федеральное управление «Медбиоэкстрем», 2004.
  39. Ушаков И.Б., Григорьев Ю.Г., Шафиркин А.В., Шуршаков В.А. Обоснование пределов доз к новому нормативному документу по радиационной безопасности длительных космических полетов на орбитах высотой до 500 км // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т.50, № 1. С.39–54.
  40. Публикация 103 Международной Комиссии по радиационной защите (МКРЗ) / Пер с англ.; Под общей ред. Киселёва М.Ф., Шандалы Н.К. М.: Изд. ООО ПКФ «Алана», 2009.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».