Дозы радиации, которые должны были быть получены при преодолении радиационных поясов Земли 2-я часть

[photo_vlad]

ПРОТОННАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ РАДИАЦИОННОГО ПОЯСА ЗЕМЛИ

Согласно радиационной физике 100-Мэвные протоны прошивают насквозь командный модуль Аполлонов. Чтобы уменьшить поток в два раза, не полностью, а только в 1/2, нужна толщина из алюминия 3,63 см. Для ясности, 3,63 см - это высота всего выделенного данного абзаца! В космонавтике есть научный термин - толщина защиты КА. Если считать, что весь корпус алюминиевый, тогда у КМ Аполлонов толщина составляла 2,78 см (без последних двух строчек). Это значит, что более половины протонов проникают в КА и вызывают радиационное облучение человека. На самом деле толщина Al корпуса командного модуля меньше, в основном 80% резина и теплоизолятор. Толщина защиты этих материалов ~7,5 г/см2, такая же как у Al. Отличие заключается в том, что длина пробега протонов увеличивается во много раз...

Мы рассматриваем, что корпус алюминиевый толщиной 2,78 см.



Илл. 15. График зависимостей поглощенной дозы от длины пробега протона с энергией 100 МэВ с учётом пика Брэгга для протонов через внешнюю защиту 7,5 г/см2 и биологическую ткань. Величина дозы приведена в расчете на одну частицу.

Кроме протонов, потоки электронов сталкиваются с металлом КА и фонят в виде высокопроникающего жесткого рентгеновского излучения.



Чтобы полностью погасить протонное и рентгеновское излучение нужны экраны из свинца толщиной 2 сантиметра. Аполлоны не имели таких экранов. Единственным объектом на борту КА, который почти полностью поглощает 100-Мэвные протоны и рентгеновское излучение, есть человек.

Вместо данного обсуждения Robert A. Braeunig приводит иллюстрацию для невежественного обывателя - флюенс 1 Мэв протонов (илл. 16).



Илл. 16. Флюенс 1 Мэв протонных в поясе Ван Алена по НАСА. Жми, чтобы увеличить.

С точки зрения радиационной физики 1 Мэв и 10 Мэв протоны для космического аппарата то же, что слона чесать спичкой. Это показано в табл. 1

Таблица 1.



Из таблицы видим, что пробег протонов с энергией 1 Мэв в Al составляет 0,013 мм. 13 микрон, это в четыре раза тоньше человеческого волоса! Для человека без одежды такие потоки не имеют никакой опасности.

Основной вклад в радиационное облучение РПЗ вносят протоны с энергией 40-400 Мэв. Соответственно, правильно приводить данные по этим профилям.



Илл. 17. Усредненные по времени профили плотности потоков протонов и электронов в плоскости геомагнитного экватора по модели AP2005 (цифры у кривых соответствуют нижнему пределу энергии частиц в МэВ).

Илл. 17 позволяет рассчитать дозы радиации.

На пальцах так. Для протонов с энергией 100 Мэв интенсивность потока составляет 5·104см-2с-1. Это соответствует потоку радиационной энергии 0,0064 Дж/м2с1.

Поглощенная доза (D) - основная дозиметрическая величина, равна отношению переданной энергии E ионизирующим излучением веществу с массой m:

D = E/m , единица Грей=Дж/кг,

через ионизационные потери излучения поглощенная доза за единицу времени равна:

D = n/p · dE/dx = n · E / L, единица Грей=Дж/(кг·сек),

где n - плотность потока излучения (частиц/м2с1); p - плотность вещества; dE/dx - ионизационные потери; L - длина пробега частицы с энергией E в биологической ткани (кг/м2).

Для человека получаем мощность поглощаемой дозы равна:

D = (1/2)·(6)·(5·104 см-2с-1)·(45 Мэв/(1,843 г/см2)), Гр/сек

множитель 1/2 - уменьшение интенсивности на половину после прохождения защиты командного модуля Аполлонов;
множитель 6 - степени свободы протонов в РПЗ - движение вверх, вниз, влево, вперед, назад и вращение вокруг осей;
множитель 1,843 г/см2 - пробег протонов с энергией 45 Мэв в биологической ткани после потери энергии в корпусе командного модуля.

Переведем все единицы к СИ, получим:

D=0,00059 Грей/сек или 0,059 рад/сек, (здесь 1 Грей = 100 рад).

Такой же расчет проводят для протонов с энергией 40, 60, 80, 200 и 400 Мэв. Остальные потоки протонов дают малый вклад. И складывают. Поглощенная доза радиации увеличится в несколько раз и равна 0,31 рад/сек.

Для сравнения: за 1 секунду пребывания в протонном РПЗ экипаж Аполлонов получает дозу радиации 0,31 рад. За 10 сек - 3,1 рад, за 100 сек - 31 рад... НАСА же заявило для экипажей Аполлонов за все время полета и возвращения на Землю среднюю дозу радиации 0,46 рад.

Для оценки опасности излучения для здоровья человека вводится эквивалентная доза радиации Н, равная произведению поглощенной дозы Dr, созданной облучением - r , на весовой множитель wr (называемый - коэффициент качества излучения).

Н=∑wrDr

Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв) и бэр (1 Зв = 100 бэр).

Для электронов и рентгеновского излучения коэффициент качества равен единице, для протонов с энергией 10-400 Мэв принимается 2-14 (определен на тонких пленках биологической ткани). Такой коэффициент связан с тем, что протон передает разную часть энергии электронам вещества, чем меньше энергия протона, тем выше передача энергии и выше коэффициент качества. Мы берем среднее w=5, так как человек полностью поглощает излучение и основная передача энергии происходит в пике Брэгга, за исключением высокоэнергичной части протонов.

В итоге получаем, мощность эквивалентной дозы радиации для протонов с энергией 40-400 Мэв в РПЗ

Н = 1,55 бэр/сек.

Более точный расчет мощности эквивалентной доза радиации дает меньшее значение:

Н=0,2∑wrnrErexp(-Lz/Lzr - Lp/Lpr), Зв/сек,

где wr - коэффициент качества излучения; nr - плотность потока излучения (частиц/м2с1); Er - энергия частиц излучения (Дж); Lz - толщина защиты (г/см2); Lzr - длина пробега частицы с энергией Er в защищающем материале z (г/см2); Lp - глубина внутренних органов человека (г/см2); Lpr - длина пробега частицы с энергией Er в биологической ткани (г/см2). Данная формула даёт среднее значение дозы радиации с ошибкой ¹25% (более точный расчет по Монте-Карло на много порядков энерго-интеллектуально затратный даст ошибку ¹10%, что связано с распределением пробегов протонов по Гауссу).
Множитель 0,2 перед знаком суммирования имеет размерность м2/кг и представляет собой обратное значение средней эффективной толщины биологической защиты человека в РПЗ. Грубо, данный множитель равен площади поверхности биологического объекта, деленная на шестую часть массы.
Знак суммирования означает, что эквивалентная доза радиации складывается из радиационных эффектов для всех видов излучения, которым подвержен человек.
Плотность потока nr и энергия частиц Er берутся из данных радиационного излучения.
Длины пробегов частицы с энергией Er в защищающем материале Lzr (г/см2) берут из ГОСТ РД 50-25645.206-84.

Из данной формулы можно рассчитать мощность эквивалентной дозы радиации для внутренних органов на глубине 1 см, которые получает астронавт при прохождении внутреннего протонного РПЗ, находясь в командном модуле Apollo:

• для протонов с энергией 40 Мэв - 0,011 бэр/сек;
• для протонов с энергией 60 Мэв - 0,097 бэр/сек;
• для протонов с энергией 80 Мэв - 0,21 бэр/сек;
• для протонов с энергией 100 Мэв - 0,26 бэр/сек;
• для протонов с энергией 200 Мэв - 0,37 бэр/сек;
• для протонов с энергией 400 Мэв - 0,18 бэр/сек.

Дозы радиации складывают. ИТОГО: H=1,12 бэр/сек.

Для сравнения 1,12 бэр/сек - это 56 процедур рентгенографии грудной клетки или пять процедур компьютерной томографии головы, которые сжаты в одну секунду; соответствует зоне очень опасного заражения при ядерном взрыве и на порядок больше природного фона на поверхности Земли за один год.

Аполлон 10 на транслунной траектории проходит через внутренний РПЗ за 60 секунд. Доза радиации равна H=1,12·60=67,2 бэр.

Аполлон 12 при возвращении на Землю проходит через внутренний РПЗ за 340 сек.  H=1,12·340=380,8 бэр.

Аполлон 14 на транслунной траектории проходит через внутренний РПЗ за 7 минут. H=1,12·7·60=470,4 бэр.

Аполлон 15 при возвращении на Землю проходит через внутренний РПЗ за 320 сек. H=1,12·320=358,4 бэр.

Аполлон 16 на транслунной траектории проходит через внутренний РПЗ за 60 секунд. H=1,12·60=67,2 бэр.

Аполлон 17 проходит через внутренний РПЗ за 9 минут. H=1,12·9·60=641,1 бэр.

Данные дозы радиации получены из усредненного значения профилей протонов в РПЗ. ДляАполлон 14 предшествовала умеренная магнитная буря за несколько дней, для Аполлон 17за три месяца до старта предшествовало три магнитных бури. Соответственно, дозы радиации увеличивают, для Аполлон 14 в 3-4 раза, для Аполлон 17 в 1,5-2 раза.

ЭЛЕКТРОННАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ РАДИАЦИОННОГО ПОЯСА ЗЕМЛИ

Табл. 2. Характеристика электронной составляющей РПЗ, эффективный пробег электронов в Al, время пролета РПЗ Аполлонами к Луне и при возвращении на Землю, отношение удельных радиационных и ионизационных потерь энергии, коэффициенты поглощения рентгеновских лучей для Al и воды, эквивалентная и поглощенная доза радиации*.



Для Аполлонов, которые проходят дважды электронный РПЗ, средняя доза радиации составит 20-35 бэр.

Аполлон 13 и Аполлон 16 выполняют миссию весной и осенью, когда флюенсы электронов в РПЗ увеличены в 2-3 раза от средних (в 5-6 раз от зимних). Т.о., для Аполлон 13 доза радиации составит ~ 55 бэр. Для Аполлон 16 составит ~ 40 бэр.



Илл. 18. Временной ход проинтегрированных за пролет спутника ГЛОНАСС через радиационный пояс потоков электронов с энергией 0.8-1.2 МэВ (флюенсов) за период с июня 1994 г. по июль 1996 г. Приведены также индексы геомагнитной активности: суточный Кр- индекс и Dst-вариация. Жирные линии - сглаженные значения флюенсов и Кр-индекса.

Аполлон 8, Аполлон 14 и Аполлон 17 предшествовали магнитные бури перед их миссиями. Электронная составляющая РПЗ расширится в 5-20 раз. Для этих миссий доза радиации от электронов РПЗ увеличится, соответственно, в 4, 10 и 7 раз.



Илл. 19. Изменение профилей интенсивности электронов с энергией 290-690 кэВ до и после магнитной бури для различных моментов времени на оболочках радиационного пояса Земли от 1,5 до 2,5. Цифрами у кривых обозначено время в сутках, прошедшее после инжекции электронов.

И только для Аполлон 11 можно отметить уменьшение дозы радиации из-за летней миссии в 2-3 раза или 10 бэр.

СУММАРНЫЕ ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ДОЗЫ РАДИАЦИИ ПРИ ПОЛЕТЕ НА ЛУНУ ПО НАСА

Дозы радиации протонного и электронного РПЗ складывают. В табл. 3 приведены суммарные дозы радиации для Аполлонов с учетом особенностей РПЗ.

Табл. 3. Миссия Аполлонов, особенности РПЗ и эквивалентные дозы радиации*.



В таблице 4 приводятся значения эквивалентной дозы радиации, приводящих к возникновению определённых радиационных эффектов.

Таблица 4. Таблица радиационных рисков при однократном облучении:



Таким образом, прохождение радиационного пояса Земли по схеме и официальным отчетам НАСА с учетом магнитных бурь и сезонной вариации РПЗ, приводит к радиационным заболеваниям с летальным исходом для экипажей Аполлон 14 и Аполлон 17. Для астронавтов Аполлон 12 и Аполлон 15 отмечается ожог кожи 100% в дальнейшем развитии катаракты и стерильности семенников. Для других миссий Аполлонов радиационный эффект приводит к онкологическим заболеваниям. В целом дозы радиации в 56-2000 раз выше тех значений, которые заявлены в официальном докладе НАСА!



Илл. 20. Результат воздействия радиации. Хиросима и Нагасаки.

Это противоречит НАСА, в частности, итогами полета Аполлон 14 было:

1. продемонстрирована отличная физическая подготовка и высокая квалификация астронавтов, в частности - физическая выносливость Шепарда, которому на момент полёта было 47 лет;
2. никаких болезненных явлений у астронавтов не наблюдалось;
3. Шепард прибавил в весе полкилограмма (первый случай в истории американской пилотируемой космонавтики);
4. за время полёта астронавты ни разу не принимали медикаментов...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

НАСА чужими руками Robert A. Braeunig создает свой положительный имидж - мол Аполлоны облетели радиационный пояс Земли, как Аполлон 11, используя прием подмены или Джельсомино в стране лжецов. При внимательном рассмотрении работы Robert A. Braeunig были найдены ошибки, которые ничем, как умышленным искривлением фактов назвать нельзя. Даже для Аполлон 11 доза радиации в 56 раз выше, чем официально заявлено.

В таблице 5 приведены суммарные и суточные дозы радиации пилотируемых полётов на космических кораблях и данные с орбитальных станций.

Таблица 5. Суммарные и суточные дозы радиации пилотируемых полётов
на космических кораблях и на орбитальных станциях.





Можно отметить, что дозы радиации Аполлон 0,022-0,114 рад/сут, получаемые астронавтами якобы при полёте на Луну, не отличаются от доз радиации 0,010-0,153 рад/сут при орбитальных полетах. Влияние радиационного пояса Земли (его сезонного характера, магнитных бурь и особенностей солнечной активности) равно нулю. В то время как при реальном полете на Луну по схеме НАСА дозы радиации вызывают в 50-500 раз больший эффект, чем на орбите Земли.

Можно так же отметить, что наиболее низкий радиационный эффект 0,010-0,020 рад/сут наблюдаются для орбитальной станции "МКС", имеющей эффективную защиту в два раза выше Аполлонов - 15 г/см2 и находящейся на низкой опорной орбите Земли. Наиболее высокие дозы радиации 0,099-0,153 рад/сут отмечены для ОС "Скайлэб", имеющий такую же защиту, как у Аполлонов - 7,5 г/см2, и осуществлявших полёт на высокой опорной орбите 480 км вблизи радиационного пояса Ван Алена.

Т.о., Аполлоны не летали на Луну, они кружили на низкой опорной орбите, находясь под защитой магнитосферы Земли, имитируя полёт к Луне, и получили дозы радиации обычного орбитального полёта.

Ошибка НАСА конца 60-ых годов прошлого века состоит в новом современном понимании радиационного пояса Земли, которое

1. на два порядка увеличивает его радиационную опасность для человека,
2. вводит сезонную зависимость и
3. вводит высокую зависимость от магнитных бурь и солнечной активности.

Работа полезна для определения безопасных условий и траектории полета человека к Луне.

Источник

Каталог всех статей журнала с ссылками:  https://photo-vlad.livejournal.com/1627.html