Assessment of the Radiation Situation during Short-Term Flights to the Moon

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Background: The issue of assessing the features of factors affecting the formation of radiation doses of astronauts while in orbit of the Moon and on its surface remains insufficiently studied, which is important for ensuring the anti-radiation safety of astronauts on lunar missions.

Purpose: To analyze the factors influencing the formation of the radiation dose of astronauts at the stage of finding the spacecraft in orbit of the Moon and the lander on its surface.

Material and methods: The features of the dose load levels on astronauts at the stages of the Moon’s orbit and on the Moon’s surface are analyzed and generalized, calculation methods are used taking into account the orbit of the spacecraft around the Moon, the anti-radiation properties of the materials of the lander and spacesuit and the time spent in them during a short-term lunar mission.

Results: The total radiation doses of astronauts for 14 days, calculated according to dosimetric measurements during the years of low solar activity (2009 and 2018‒2019), are 19.5‒23.2 mSv for astronauts staying in a spacecraft in lunar orbit, and from 22,7 to 24,0 mSv for astronauts on the Lunar surface, depending on the mass thickness of the protection at the maximum permissible 250 mSv for 1 month. An increase in the mass thickness of the anti-radiation protection of the lander in the equivalent of aluminum from 1.5 to 3-5 g/cm2 and the lunar spacesuit in the equivalent of aluminum from 0.2 to 0.5‒1 g/cm2 will reduce the total radiation dose of astronauts no more than 1.3 times during a 14-day stay on the surface of the moon. The results indicate that in order to minimize the radiation doses that astronauts receive during a lunar mission, it is important to take into account the forecast of solar activity in order to optimize the launch time of the spacecraft in the «windows» with minimal levels of radiation exposure.

Conclusion: When predicting radiation hazard levels for astronauts during a short-term lunar mission, it is necessary to assess the levels of exposure to cosmic ionizing radiation both in the orbit of the Moon, depending on the lunar trajectory of the spacecraft, and on the surface of the Moon, taking into account the time spent in the lunar module and in a spacesuit, as well as levels of solar activity. It is important to take into account the analyzed features of the formation of cosmonauts’ radiation doses while orbiting the Moon and on its surface when predicting the time limits of the lunar mission, anti-radiation protection of astronauts and their compliance with the regulatory limits of exposure.

Авторлар туралы

I. Ivanov

N.F. Izmerov Research Institute of Occupational Health; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University

Email: ivanov-iv@yandex.ru
Moscow, Russia

V. Burmistrov

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University

Email: ivanov-iv@yandex.ru
Moscow, Russia

E. Matkevich

A.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Center

Email: ivanov-iv@yandex.ru
Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  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.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

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».