Curiosity рассказал о радиации в космосе

    Curiosity имеет на борту прибор RAD для определения интенсивности радиоактивного облучения. В ходе своего полета к Марсу Curiosity производил замеры радиационного фона, а сегодня об этих результатах рассказали ученые, которые работают с NASA. Поскольку марсоход летел в капсуле, а датчик радиации располагался внутри, то эти замеры практически соответствуют тому радиационному фону, который будет присутствовать в пилотируемом космическом корабле.



    Результат не вдохновляет — эквивалентная доза поглощенного радиационного облучения в 2 раза превосходит дозу МКС. И в четыре — ту, которая считается предельно допустимой для АЭС.


    То есть шестимесячный полет к Марсу примерно равносилен 1 году проведенному на околоземной орбите или двум на атомной электростанции. Учитывая, что общая длительность экспедиции должна составить около 500 суток, перспектива открывается не оптимистичная.
    Для человека накопленная радиация в 1 Зиверт повышает риск раковых заболеваний на 5%. NASA позволяет своим астронавтам за свою карьеру, набирать не более 3% риска или 0,6 Зиверта. С учетом того, что на МКС ежедневная доза составляет до 1 мЗв, то предельный срок пребывания астронавтов на орбите ограничивается примерно 600 сутками за всю карьеру.
    На самом Марсе радиация должна быть примерно в два раза ниже чем в космосе, из-за атмосферы и пылевой взвеси в ней т.е. соответствовать уровню МКС, но точных показателей еще не публиковали. Интересны будут показатели RAD в дни пылевых бурь — узнаем насколько марсианская пыль является хорошим радиационным экраном.

    Сейчас рекорд пребывания на околоземной орбите принадлежит 55-летнему Сергею Крикалеву — на его счету 803 суток. Но он набрал их с перерывами — всего он совершил 6 полетов с 1988 по 2005 год.


    Прибор RAD состоит из трех кремниевых твердотельных пластин, выступающих в качестве детектора. Дополнительно он имеет кристалл йодида цезия, который используется в качестве сцинтилятора. RAD установлен так, чтобы во время посадки смотреть в зенит и захватывать поле в 65 градусов.


    Фактически это радиационный телескоп, который фиксирует ионизирующие излучения и заряженные частицы в широком диапазоне.


    Радиация в космосе возникает в основном из двух источников: от Солнца — во время вспышек и коронарных выбросов, и от космических лучей, которые возникают во время взрывов сверхновых или других высокоэнергетических событий в нашей и других галактиках.

    На иллюстрации: взаимодействие солнечного «ветра» и магнитосферы Земли.

    Космические лучи составляют основную долю радиации в межпланетном путешествии. На них приходится доля излучения в 1,8 мЗв в сутки. Лишь три процента облучения накоплено Curiosity от Солнца. Это связано еще и с тем, что полет проходил в сравнительно спокойное время. Вспышки повышают суммарную дозу, и она приближается к 2 мЗв в сутки.


    Пики приходятся на солнечные вспышки.

    Нынешние технические средства более эффективны против солнечной радиации, которая имеет невысокую энергию. Например, можно оборудовать защитную капсулу, где космонавты смогут скрываться во время солнечных вспышек. Однако, от межзвездных космических лучей не защитят даже 30 см алюминиевые стены. Свинцовые, вероятно, помогли бы лучше, но это значительно повысит массу корабля, а значит затраты на его выведение и разгон.

    Наиболее эффективным средством минимизации облучения должны стать новые типы двигателей, которые существенно сократят время полета до Марса и обратно. NASA сейчас работает над солнечным электрореактивным двигателем и ядерным тепловым. Первый может в теории разогнаться до 20 раз быстрее современных химических двигателей, но разгон будет очень долгим из-за малой тяги. Аппарат с таким двигателем предполагается направить для буксировки астероида, который NASA хочет захватить и перевести на окололунную орбиту для последующего посещения астронавтами.



    Наиболее перспективные и обнадеживающие разработки по электрореактивным двигателям ведутся по проекту VASIMR. Но для путешествия к Марсу солнечных панелей будет недостаточно — понадобится реактор.

    Ядерный тепловой двигатель развивает удельный импульс примерно втрое выше современных типов ракет. Суть его проста: реактор нагревает рабочий газ (предполагается водород) до высоких температур без использования окислителя, который требуется химическим ракетам. При этом предел температуры нагрева определяется только материалом из которого изготовлен сам двигатель.


    Но такая простота вызывает и сложности — тягой очень сложно управлять. NASA пытается решить эту проблему, но не считает разработку ЯРД приоритетной работой.

    Применение ядерного реактора еще перспективно тем, что часть энергии можно было бы пустить на генерацию электромагнитного поля, которое бы дополнительно защищало пилотов и от космической радиации, и от излучения собственного реактора. Эта же технология сделала бы рентабельной добычу воды на Луне или астероидах, то есть дополнительно стимулировала коммерческое применение космоса.
    Хотя сейчас это не более чем теоретические рассуждения, не исключено, что именно такая схема станет ключом к новому уровню освоения Солнечной системы.

    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 126

      +2
      Вот и накрылись ближайшие полеты на Марс.
        +3
          0
          РД-0410 имеет массу около 2х тонн (вместе с радиационной защитой), ресурс работы — 1 час, тяга — 35.2 кН. Если предположить, что остальной корабль с грузом весит тоже 2 тонны (что маловероятно, т.к. везти с собой надо будет много, но в конечном счете — можно поставить больше одного РД-0410, так что-бы масса сохранилась в отношении 50/50), то итоговое ускорение при работе двигателя, получаемое кораблем — 8.8 м/с^2, за 1 час работы (русурс) двигатель ускорит корабль на 31.68 км/c (в добавок уже имеющейся орбитальной скорости). Однако в течении всего часа работать двигателю нельзя, — тогда у корабля не останется ресурсов на торможение на подлете, так что ровно половину топлива и ресурсов надо будет оставить на торможение, итого выходит не такая большая цифра в 15.84 км/c, которая не сильно больше того, что достижимо химическими двигателями.
            0
            2 тонны с рабочим телом? Можно ли увеличить ресурс самого механизма и увеличить количество рабочего тела?
              0
              Как я понял, 2 тонны — это с рабочим телом. И 1 час — это именно упирается в ресурс двигателя, — дальше судя по всему, он физически изнашивается. Можно ли как-то увеличить его ресурс? Не знаю, это вопрос к разработчикам. Я лишь хотел показать, что в нынешнем виде этот двигатель не дает особых преимуществ и не решает проблему «быстро долететь».
                0
                Мне вот интересно — почему нельзя использовать принцип магнитного удержания плазмы, который используется в токамаках?
          +21
          1,8 от дозы МКС — это не так уж и плохо, я ожидал гораздо хуже. Думаю, при возникновении реальной потребности, проблема будет решена.
            +2
            А у вас случаем нету информации на тему создания локальной магнитосферы? Мне попадались научпоп статьи типа такой: www.membrana.ru/particle/3298, и, кажется, что затея вполне может сработать при наличии хорошего источника питания на корабле. Пусть даже это будет не ядерный двигатель, а только лишь ядерный реактор. Реактор потом аккуратно примарсить, будет обеспечивать питанием марсианскую базу. Реактор типа тех, кто ставят на подводные лодки: десятки лет без пезагрузки, компактный, достаточно автономный в плане инженерии вокруг него.
              +2
              Он компактен по меркам подводного крейсера. Тем не менее это десятки тонн (честно не нашел цифр, возможно ошибаюсь на порядок в меньшую сторону)
                +1
                Выше дали википедийную ссылку на ядерный ракетный двигатель. Вес 2 тонны вместе с радиационной защитой.
                  0
                  Реактор (в смысле мобильной АЭС) и ядерный двигатель — две большие разницы.
                    +1
                    Для корабля нужна именно мобильная АЭС или допустим какой то гибрид? ru.wikipedia.org/wiki/Атомолёт на самолеты же пытались ставить, наверно и для космического корабля можно приладить.
                      +1
                      Все проекты атомолетов закончились ничем как раз таки по причине большого веса реактора с биозащитой при относительно низкой мощности.

                      Почему гибрид будет, по-вашему, легче?

                      Понятно что достаточно компактный и легкий реактор теоретически можно сделать. Только он должен сильно отличаться от существующих схем с жидким энергоносителем, турбинами и генераторами. Возможно, технология МГД-генераторов поможет.
                        0
                        Биозащита на самолете и на межпланом лелательном аппарате, это «две большие разницы». Для начала в межпланетнике можно довольно далеко разнести жилые отсеки от двигателя и реактора. А уж если вышеупомянутая магнитосфера заработает…
                  +2
                  Интересно, можно ли вместо электромагнитов использовать постоянные? (кто разбирается в теме подскажите, какая напряженность поля нужна для защиты от излучения и есть ли материалы способные её обеспечить). Таким образом можно было бы сократить энергопотребление практически до нуля при очень долгом сроке службы.
                    0
                    Тоже подумал о постоянных магнитах. Их по-любому придется делать из сверхпроводников, однако, скорее всего, будут проблемы из-за разрушения сверхпроводимости от космических лучей. Еще одна проблема на этом пути — для противодействия космическим лучам магнитное поле придется делать достаточно сильным, но для человека это может быть совсем не полезно, придется городить хитрые структуры полей для компенсации их внутри корабля, а это дополнительная масса.
                  +3
                  Если внимательно посмотреть на первый график, то там не 1.8 раза, а почти 4 (ну пусть 3.5) — график логарифмический, приведены деления бледным серым цветом.
                    0
                    Хм, а почему не 2,5, делений-то десять?
                      +2
                      Нет, действительно в 3.5 раза: каждая тонкая горизонтальная полоска между 100 и 1000 отмечает сотню, то есть первая полоска это 200, вторая 300, и так далее. Столбик MSL доходит до середины между 2 и 3 полосками, то есть его значение — примерно 350 мЗв (может чуточку больше, картинка маленькая, на ней сложно разобрать) — в 3.5 раза больше чем значение столбика МКС.
                        +1
                        А, разобрался, спасибо.
                          +1
                          Ну это как-то странно… если каждое крупное деление — 10^x, где x = { 0, 1, 2, 3 }, то логично предположить, что внутренние деления также соответствуют логарифмической шкале, то есть например между 100 и 1000 — это также 10^x, где x = { 2, 2.1, 2.2, 2.3… 2.9, 3 }
                          • UFO just landed and posted this here
                          0
                          Комментарий выше полностью соответсвует моему восприятию.
                            +1
                            Кстати, если посчитать, то 1.8 мЗв / сутки * 6 мес = 324 мЗв, то есть похоже на график.
                            А вот по МКС 100 мЗв / 6 мес = 0,55 мЗв / сутки, что почти в два раза меньше, чем 1 мЗв / сутки, указанные в референсной статье.
                              +1
                              Тут пишут, что диапазон суточной радиации на орбите МКС 0.4 — 1 мЗв / сутки. То есть 1 мЗв / сутки — верхняя граница, а среднее за год может быть меньше.
                                0
                                О, спасибо! Теперь ясно о чем речь в тексте и на графике, а то не мог понять как у них 3% солнечного излучения увеличивают показатель с 1,8 до 3,6. Выходит 1,8 мЗв — это суточная доза от космических лучей, к ним добавляется повседневная солнечная радиация (3%) и солнечные вспышки, и на выходе получаем примерно 360 мЗв за 180 дней.
                                  +1
                                  даже 0,55 мЗв / сутки на МКС достаточно неслабо, если переводить на попсовые цифры, то это 55000 микрорентген в сутки ≈ 2300 микрорентген в час.
                            +2
                            К тому времени как будут более-менее доступны полеты на Марс, скорее всего параллельно наука приблизится вплотную к наноботам для уничтожения клеток с испорченной ген. информацией (ну или «ремонта» поврежденной ДНК), таким образом сведя к минимуму риск опухолей.
                              +1
                              При наличии такой технологии гораздо проще создать организм с нуля, изначально предназначенный для существования в тяжелых условиях, чем патчить баги в человеческом теле. Соответственно, на Марс полетят искусственные организмы с ИИ.
                                0
                                Главное, чтоб нанороботы не сходили сума от радиактивного облучения.
                              –21
                              Почему, если в космосе так много радиации, то не разрабатывают радиоактивный двигатель? :)
                                +9
                                Вышеупомянутый ядерный тепловой двигатель непременно будет радиоактивен.
                                  0
                                  И? Без людей то летать можно :)
                                    +6
                                    Автор, очевидно, придумал двигатель, работающий на внешней радиации.
                                      –1
                                      Автор, очевидно, толстый троль)
                                    0
                                    1.Этой самой радиации (вокруг корабля) там будет маловато для создания значимого импульса — проще бак с ксеноном взять :)
                                    2.Чтобы развернуть частицы в нужную сторону потребуется столько энергии, что лучше её использовать для разгона ионов из вышеупомянутого бака.

                                    На самом деле, были полуфантастические проекты в основе которых — сбор межзвёздного водорода. Но это только для околосветовых скоростей годится (в теории, опять же :)
                                      –4
                                      Вот когда изобретут радиоактивный двигатель и мои пра-пра-пра-пра-пра-пра-пра-пра-пра-пра-пра-правнуки достанут из веб-ариха этот пост, то будут гордиться, что я идею подал )))
                                      А пока, кто минусует — тот ФК :)
                                        +2
                                        Ваша идея нереализуема по причине того, что галактическая «радиация» пронизывает наше пространство с произвольных направлений, которые постоянно меняются в зависимости от источника потока заряженных частиц. И эти изменения предсказать невозможно, можно только определять откуда пришел тот или иной «порыв ветра». А двигатели на солнечной радиации давно придуманы и даже испытаны, гуглите «солнечный парус».
                                          –1
                                          Нет, солнечный парус, это за счет энергии фотонов. А за счет солнечного ветра — потока элементарных частиц, это электрический парус.
                                            0
                                            А почему «нет»? Хотите сказать, что фотоны — это не радиация?
                                              –1
                                              Если под радиацией понимать ионизирующее излучение, то ультрафиолетовое излучение и видимый свет к таковому обычно не относят. И обычно под «солнечным светом» понимают поток фотонов (которые движут солнечный парус), а под «солнечным ветром» поток элементарных частиц (которые используются в электрическом парусе).
                                                0
                                                Заметьте, я не пользовался ни тем, ни другим термином. А для солнечной радиации существует вполне конкретное определение.
                                                0
                                                Хм… Мне казалось что электромагнитные волны не являются радиацией.
                                      0
                                      Диаграммка — это хорошо, но хотелось бы увидеть конкретные цифры. От 100 до 1000 мЗв — не вариант.
                                        +2
                                        1,8 мЗв в сутки. Больше слов, но не цифр в официальном пресс-релизе. Возможно больше данных в научной публикации, но она платная.
                                          +15
                                          Всегда можно дернуть через sci-hub.org
                                            +1
                                            Классно. Спасибо. В закладки однозначно. А это что за сервис такой интересный?
                                              +5
                                              Rutracker для диванных учёных. Идея в том что в научно-исследовательских заведениях обычно есть подписки на подобные научные журналы и все статьи там доступны без ограничений, а для простых смертных приходится платить неприличные суммы за научное знание. Sci-hub — сервис, вероятно установленный в одном из таких научно-исследовательских заведениях и предоставляющий прокси-доступ к сайтам журналов.
                                                +1
                                                Спасибо, очень полезный ресурс.
                                        +2
                                        Про российские разработки добавьте что-нибудь, пожалуйста. Хотя бы из гражданских соображений.
                                        У нас тоже ведутся разработки межпланетного двигателя и весьма успешно.
                                        smartnews.ru/regions/voronezh/7274.html
                                        expert.ru/2013/01/31/vyijti-iz-tupika/?n=172
                                        Вообще, это болезнь всех ваших, без сомнения, замечательных постов… И если кратко описать часть моих чувств, которые возникают после восхищения и уважения к работам талантливого и целеустремленного автора, то Вы несколько «оскорбляете мои чувства верующего», небольшой кусочек, относящийся к чувствам технолога ракетно-космического машиностроения.
                                          +8
                                          Я хотел упомянуть Келдыша, но, если честно, так и не понял, что именно они делают. На сайте у них написано про ЯРД, по вашей ссылке с «Эксперта» и другим подобным — про реактор. Если реактор, то, вы, как специалист, должны понимать, что ни на каком ионнике, ни к какому Марсу мы не полетим. Вот наш реактор + их VASIMR было бы здорово, международное сотрудничество и т.п. Но это пока фантазии. Когда будут подробнее рассказывать, что уже сделано, и меньше голословно обещать, тогда и буду писать о наших. Сейчас большой материал по «Радиоастрону» готовлю. Потому, что есть результаты и есть о чем рассказывать
                                            0
                                            Рядовым сотрудникам сложно рассказывать подробнее. Вся деятельность попадает под текущий уровень допуска/секретности.
                                            Может стоит делать запросы более официально, с конкретной целью освещения деятельности в СМИ (чиновники это любят). Параллельно объясняя, что мир меняется, и PR необходим не только «мелким» предпринимателям. Хороший аргумент — привлечение молодых специалистов в отрасль, это наша больная тема…
                                            Про Радиоастрон будем ждать с нетерпением.)
                                                –1
                                                Вот здесь лучше описано: www.cosmoworld.ru/spaceencyclopedia/programs/index.shtml?yard.html, а у вас же в вики есть ссылка и на эту и на еще одну статью в Популярной механике. И вот здесь еще, но ссылка на полную статью удалена…
                                                Поскольку работы свернуты, полигон вообще в другом государстве, документов нет, создателей почти нет — поэтому писать можно… но лучше бы пораньше.
                                                Но есть и другие работы, где рабочему телу не передается радиационный фон от реактора, где передача тепла идет не напрямую.
                                            +10
                                            Я думаю, никто не хотел Вас задеть. Просто Zelenyikot выбрал тематику NASA и ее проекта Curiosity. Несомненно, в мире происходит множество событий, связанных с космическими программами, но описывать всех в одном посте — перебор, ибо многие разработки достойны отдельных постов. Быть может, Вы могли бы рассказать сообществу что-то про отечественные разработки, как технолог ракетно-космического машиностроения? Я бы с удовольствием прочел.
                                              +1
                                              Zelenyikot вообще выбрал правильную тематику)) И я уверен, он в курсе всех значимых событий в мире вообще и России в частности.
                                              А мне, к сожалению, в настоящий момент отведена роль только благодарного слушателя и архивариуса.
                                            –1
                                            Очень круто, что начали разработку ядерных двигателей. Сложно переоценить важность этого шага.

                                            Если посмотреть исключительно с общей точки зрения, то вся энергия, которая доступна нам в виде традиционной тепловой и химической — это, по сути, запасённая энергия Солнца (если считать, что углеводороды суть остатки органической жизни). Очень разумной кажется мысль, что этой энергии и хватит только на то, чтобы путешествовать в окрестностях Солнца.

                                            Для того, чтобы выйти в условную «необитаемую» зону Солнечной системы, и дальше, нужны другие источники энергии. Радиация — один из таких видов, в котором энергия досталась нам (условно) от самого Большого Взрыва. Тем более, что она доступна в виде классической тепловой, которую человечество умеет преобразовывать в нужный вид (в механическую: тепловые машины — Стирлинг, например; в электрическую — термоэлектрические источники, МГД)
                                              –2
                                              На самом Марсе радиация должна быть примерно в два раза ниже чем в космосе
                                              С чего бы это? У него магнитосферы практически нет. Разве что от того, что одна полусфера закрыта от облучения самой планетой.

                                              А вообще выводы можно сделать какие — человеку как биологическому виду не место в открытом космосе. И надо либо вместо себя посылать машины, либо самим как-то видоизменяться (но это из области фантастики).
                                                –1
                                                Радиацию задерживает атмосфера и пыль в воздухе.
                                                Магнитосфера может лишь отклонять заряженные частицы (альфа, бета и протоны) и концентрировать их на полюсах.
                                                  +11
                                                  Когда-то человеку было не место везде кроме тропиков. Однако изобретение огня, одежды, тёплых домов и государства позволило жить даже в ледяных тундрах.
                                                  • UFO just landed and posted this here
                                                      –6
                                                      Сколько людей в тех коренных народах и что они изобрели? (Можно сравнить с количеством сегодняшних космонавтов.)
                                                        0
                                                        В Европейской части России без шубы и батареи тоже не особо проживешь.
                                                          0
                                                          Ну да, и когда греки и римляне строили цивилизацию, тут еще охотники за медведами гонялись. То есть чем дальше развиваемся — тем не просто шире расселяемся, а еще и в больших количествах. Вполне возможно, что расселение в дальнем космосе при существующем состоянии человека как биологического вида в принципе реально, но более затратно, а после некоторого апгрейда или открытия возможности создавать «запчасти» потоком дело пойдет быстрее — прилетел, выкинул старую загаженную радиацией печень или что угодно еще вплоть до целого тела — обновился и готов лететь дальше:)
                                                            +1
                                                            Зачем? Может стоит летать внутри астероидов? Километровый слой камня или метала снизит уровень радиации до вполне пригодной. Вода, кислород — тоже в принципе могут быть под рукой. Гравитация — создать центробежный бублик в условиях невесомости (а такая масса это все-таки невесомость) будет не очень энергозатратно. Скорость получаем от гравитационных маневров. Да долго. Но время то уже не столь критично. В L-точках по булыжннику — для перекуров, для связи, да и вообще не помешают как форпосты. Тут могут быть большие булыжники… На дальних расстояниях курсирующие булыжники, в рамках магнитосфер обычные полеты. На планетах в зависимости от масштаба и атмосферы, да и технологий — космический лифт, пусковая петля или космический фонтан.
                                                            Всё это пусть и пока недоступно, но вполне реально с точки зрения современной науки. На аргумент вроде «чтобы облететь пол солнечной системы уйдет вся жизнь человека» я сразу скажу — а много ли людей в наше время совершает кругосветку? Хоть раз в жизни? :)
                                                              +1
                                                              Да можно, конечно. И со сроком жизни тоже надо что-то делать. Во-первых, чтобы такой вояж стал вообще технически возможен (тем более межзвездный), во-вторых — чтобы мотивация к освоению космоса повысилась у большей части человечества, которая сейчас находится в ловушке между жадностью к потреблению и страхом не успеть в отношении тех или иных личных потребностей.
                                                              То есть как ни крути, а задачи расселения человека по космосу и его биологической и физической адаптации к космическим масштабам (трансгуманизации) тесно связаны.
                                                      –4
                                                      Вы забываете, сколько миллионов или даже миллиардов человеческих существ погибло, пока человечество приспособилось. Космос нужно с такими же жертвами осваивать?
                                                        +11
                                                        Сколько миллионов человек погибло, пока человечество приспособилось к жизни и работе в Антарктиде?
                                                          +1
                                                          Я вам больше скажу: Все когда-либо рождённые человеческие существа либо уже погибли, либо погибнут не позднее, чем через полтораста лет после своего рождения.
                                                          Но это же не повод сидеть и ничего не делать?
                                                            0
                                                            Извините за шутку, но сколько, пивших воду, людей погибло?
                                                        +2
                                                        И тут вспоминается APOLLO EXPERIENCE REPORT — PROTECTION AGAINST RADIATION, согласно которому (таблица 1, страница 3, средняя доза облучения летного экипажа):

                                                        Apollo 11 (195 часов; посадка на Луну) — 0.18 рад

                                                        0.18 рад = 0.0018 зиверт = 1.8 мЗв

                                                        На МКС оказывается такую дозу получают за два дня, а эти пролетели через пояс Ван-Аллена туда-обратно, полетали более 8 суток и ничего.

                                                        Палятся товарищи.
                                                          +1
                                                          Значит не такие уж страшные эти радиационные пояса. Да и корпус корабля, получается, хорошим экраном выступает.
                                                            +2
                                                            Нет. Это означает, что либо на МКС корпус в разы хуже чем на Аполлонах, либо что в данном документе полная чушь.
                                                            В первое как-то уж очень слабо верится, остается второе… Ответ на вопрос, почему в данном документе чушь, озвучивать не буду. Чтобы не начинать холивар.
                                                              +1
                                                              Посмотрите выше в комментариях: фон на МКС от 0,4 до 1 мЗв.
                                                                0
                                                                Все равно не сходится. Даже 0.4 * 8 дней полета = 3.2 мЗв. Это если бы они просто до орбиты МКС слетали, но ведь они пересекали пояс Ван-Аллена, а за ним уровень радиации существенно выше.
                                                              +2
                                                              Во всей этой теме про радиацию не хватает одной важной вещи — статистики по заболеваемости космонавтов. Летают уже давно и долго. Но что-то я не слышал пока о публикациях, где бы утверждалось, что они чаще болеют раком (журналисты бы давно раскрутили такую вкусную тему).
                                                                +1
                                                                Да, была бы интересная тема. Думаю у NASA такую статистику можно накопать. Надо еще учитывать, что космонавты — лучшие из лучших, здоровые из здоровых, и после космоса ведут активную профессиональную и общественную жизнь, занимаются спортом. Вероятно, обычные «люди с улицы» будут гораздо активнее мереть от тех же условий.
                                                              +5
                                                              Во-первых, Греи в Зиверты переводятся один к одному только для электромагнитного излучения, а в космической радиации велика доля заряженных частиц, у которых коэффициент перевода 10-20.
                                                              Во-вторых, в вашем же отчёте доза колеблется аж в 10 раз, в зависимости от миссии (от 0.16 до 1.14 рад).
                                                              Тут пишут, что средняя доза по миссиям Апполон составила примерно 1.2 мЗв / сутки. То есть почти в 2 раза выше средне суточной дозы МКС.
                                                                0
                                                                1. Не греи в зиверты, а рады в зиверты и не 1 в 1.
                                                                2. Не в моем отчете, а в отчете NASA, который вы без труда найдете на их сервере. Первая ссылка в гугле, если искать по имени.
                                                                3. Упомянутый мной отчет датируется 1973 годом, а ваш 20xx. Очевидно пришло просветление.

                                                                Какому из документов NASA верить? Более раннему или более позднему?
                                                                  +3
                                                                  1. 1 Грей = 100 рад => 0.18 рад / 100 = 0.0018 Грей * <коэффициент для конкретного излучения, 1 — для гамма-излучения> = 0.0018 Зв * 1000 = 1.8 мЗв (как и у вас). Но 90% излучения в космосе — протоны, для них коэффициент будет не 1, а 2-10 (в зависимости от энергии), а для Альфа частиц (15%) 10-20 (в зависимости от энергии). То есть, коэффициент для космического излучения должен быть где-то около 5. И тогда получается не 1.8, а 9 мЗв, что примерно 1.15 мЗв / сутки.

                                                                  2. Хорошо, в отчёте НАСА, который вы упомянули:
                                                                  Апполон 10 — 0.48 рад,
                                                                  Апполон 11 — 0.18 рад,
                                                                  Апполон 12 — 0.58 рад,
                                                                  Апполон 13 — 0.24 рад,
                                                                  Апполон 14 — 1.14 рад.
                                                                  Все миссии около 8-9 дней, а разброс по дозам ого-го какой.

                                                                  3. Очевидно, что Зиверты были введены в 1979 году и никак не могли быть в отчёте 1973 года. Но именно они показывают не только суммарную энергию облучения, но и биологическое воздействие.
                                                                    +1
                                                                    Спасибо за пояснения.
                                                              +2
                                                              Буксировка астероида на окололунную орбиту

                                                              Армагедона им не хватает!
                                                                +7
                                                                Тоже сильно удивила эта инициатива. Видимо это все в рамках программы трудоустройства Брюса Уилиса.
                                                                  +1
                                                                  Думаю, они отчаянно пытаются найти практический смысл в путешествиях за пределы земной орбиты (в данном случае через использование сырья). Чтобы эти полёты хотя бы в перспективе перестали ложиться таким бременем на плечи налогоплательщиков.
                                                                    +2
                                                                    В данном случае все проще, им нужна амбициозная цель, за пределами земной орбиты, но при этом сравнительно бюджетная. Полет на астероид отвечает этим параметрам.
                                                                      0
                                                                      Но в этом случае они бы поставили цель «просто слетать и привести килограмм породы в ящике». А они везде трубят что именно хотят доставить астероид. Что намного дороже. Видеороликов всяких наклепали с натягиванием пластиковой трубы на астериод :)
                                                                        0
                                                                        Ну, так если его не доставить, то лететь придется гораздо дальше. А тут и астероиды таскать научатся и лететь недалеко. Про сырье NASA пока не заикается, у них на это две частные компании есть, которые только и мечтают получить контракт и чек, который позволит заняться реальной разработкой ресурсов.
                                                                0
                                                                Ядерный тепловой двигатель развивает удельный импульс примерно втрое выше современных типов ракет. Суть его проста: реактор нагревает рабочий газ (предполагается водород) до температур вдвое превышающих те, которые можно достичь сжигая горючее в реакции окисления.


                                                                В этом месте поподробнее — до каких температур удалось нагревать газ по такой схеме? Мне казалось, там все очень печально с точки зрения практической реализации, и ориентируются больше на схему ядерный реактор->электричество->электрореактивный двигатель.

                                                                  0
                                                                  Тут пишут про 3000 К.
                                                                  NASA финансирует именно тепловую схему, я в тексте ссылку давал.
                                                                    +4
                                                                    Это очень интересная тема — ЯТРД. Здесь я рекомендую обратиться к замечательной книге В.И. Левантовскова «Механика космического полета в элементарном изложении».
                                                                    Здесь непосредственно ссылка на выдержку по теме.

                                                                    Описание книжки можно посмотреть тут. А здесь скачать в формате djvu.
                                                                    Ну и, спасибо добрым людям, здесь можно прочитать книгу прямо в on-line, и также загрузить отдельные главы в pdf.

                                                                    Обратите внимание, первое издание книги было удостоено второй премии Всесоюзного конкурса на лучшие произведения научно-популярной литературы, опубликованные в 1970г. (т.е. спустя всего 9 лет после первого полета человека в космос).
                                                                    С тех пор, как видите, ничего кардинально нового в этой теме произведено не было. Книга актуальна и сейчас.

                                                                    Следовательно, температура рабочего тела в ЯРД ограничена исключительно температурой плавления конструкции.
                                                                    Тантал плавится при 3900 С. В 80-е годы прошлого века NASA уже испытывало ЯРД двигатели с температурой газов 2000 С.
                                                                    А в камере сгорания современного ЖРД температура, как известно, от 2900 до 3450 С (и до 4550 С где окислитель — фтор). В общем, все дело в материалах, которых сейчас нет, а потенциал у ЯРД есть.
                                                                      +1
                                                                      Сильно более тугоплавких материалов скорее всего и не будет, тут всё упирается в таблицу Менделеева и физику химических связей.
                                                                      Но тут еще дело в теплоносителе. Водород обладает самой большой теплоёмкостью из все имеющихся материалов, а значит, что при той же температуре и реактивной массе, удельный импульс будет выше, чем у любого другого вещества, в том числе и воды, если рассматривать обычный водородный двигатель.
                                                                        +1
                                                                        Про теплоемкость все верно, а вот с материальной частью все гораздо сложнее.
                                                                        Я приведу ссылку на небольшую статью про диссоциацию газов, окислительную способность среды и пр.
                                                                        Таким образом, механически удерживать сильно нагретое рабочее тело нецелесообразно.
                                                                        Гораздо эффективнее удерживать его (плазму) в электро-магнитной ловушке, по типу токамака, где плазма уже не касается стенок рабочей камеры. А у такой установки уже появляется избыток электро-энергии — она ее может вырабатывать. И эту электро энергию мы можем направить на дополнительный разогрев рабочего тела (индукционная печь) или на нужны космического корабля.

                                                                        Теперь вспомним про такую разновидность ЖРД, как двигатель с кольцевой торовой камерой сгорания и соплом с центральным обтекаемым телом. По расчетам, на таком двигателе возможны полеты в космос (на околоземную орбиту) на одной ступене. Это обусловлено возможностью разгона газов в таком сопле до очень больших чисел М. К сожалению, производство таких двигателей по сравнению с классическими (с цилиндрической камерой) чрезвычайно сложно и трудоемко, поэтому в итоге они не прижились и информации о них практически нет.
                                                                        Более-менее доступная информация представлена здесь, но интерфейс — просто вырви глаз… Есть еще патент на подобную камеру, но рисунок там не совсем удачный и кольцевой торовой камеры не видно.
                                                                        Вот на этом рисунке изображение наиболее точно и понятно:

                                                                        И ссылка на источник рисунка — про необходимость мощных ракет носителей.

                                                                        Так или иначе, камера сгорания такого ЖРД очень похожа на тор токамака (рис. б), только с открытой нижней частью, переходящей в само сопло с центральным телом (на рис. б отсутствует внешняя часть сопла, которая должна быть и была на прототипах).
                                                                          0
                                                                          Таким образом, механически удерживать сильно нагретое рабочее тело нецелесообразно.
                                                                          Гораздо эффективнее удерживать его (плазму) в электро-магнитной ловушке, по типу токамака, где плазма уже не касается стенок рабочей камеры. А у такой установки уже появляется избыток электро-энергии — она ее может вырабатывать. И эту электро энергию мы можем направить на дополнительный разогрев рабочего тела (индукционная печь) или на нужны космического корабля.

                                                                          Так это уже будет электро-термореактивный двигатель, у которого удельный импульс большой, а тяга и КПД хилые.
                                                                            0
                                                                            А вы повышайте температуру не сразу, а по мере набора высоты, не переходите сразу на плазму. У вас же реактор — температуру можете плавно регулировать.
                                                                            На Земле вам нужна именно тяга, а в космосе уже именно удельный импульс.
                                                                              0
                                                                              С Земли кмк лучше поднимать системами типа разрабатываемой Virgin Galactic, а в окрестностях МКС стыковать узлы и загружать космонавтов.
                                                                        0
                                                                        А в камере сгорания современного ЖРД температура, как известно, от 2900 до 3450 С (и до 4550 С где окислитель — фтор). В общем, все дело в материалах, которых сейчас нет, а потенциал у ЯРД есть.


                                                                        Так если температура сравнимая — и удельный импульс будет сравнимый. Даже на 1 порядок от химического двигателя не оторваться.
                                                                          0
                                                                          Ответил постом выше. Дело в потенциале ЯТРД, в необходимости только одного компонента, в возможности разогреть рабочее тело до состояния плазмы. И как следствие получить огромный удельный импульс.
                                                                      +7
                                                                      Однако, от межзвездных космических лучей не защитят даже 30 см алюминиевые стены. Свинцовые, вероятно, помогли бы лучше, но это значительно повысит массу корабля, а значит затраты на его выведение и разгон.

                                                                      Свинцовые стены не помогут, даже будут вредны: habrahabr.ru/post/156049/
                                                                        +2
                                                                        Спасибо вам за ссылку и BarsMonster за текст. Познавательно.
                                                                          0
                                                                          С этими высоко-энергетическими частицами, да и с прочей космической/солнечной радиацией мне не понятно одно: Вокруг земли есть магнитосфера. Слабые магнитные поля, которые едва могут сдвинуть стрелку компаса… но могут отклонить/защитить Землю от излучений, которым и слой свинца не помеха. Как?
                                                                            0
                                                                            Магнитное поле лишь изменяет траекторию частицы. Со свинцом другая ситуация, описанная в статье по ссылке выше:
                                                                            Когда такая частица сталкивается например с атомом свинца радиационной защиты — она просто разрывает его в клочья. Осколки также будут иметь гигантскую энергию, и также будут разрывать в клочья все на своём пути. В конечном итоге — чем толще защита из тяжелых элементов — тем больше осколков и вторичной радиации мы получим. Свинцом можно сильно ослабить только относительно мягкую радиацию земных ядерных реакторов.
                                                                            +5
                                                                            Кстати странно. Ускорительную защиту ни из свинца ни из алюминия не делают (а там как раз планируется защита альфа, бета, гамма).
                                                                            Не проще ли старым добрым парафином между оболочками залить? Нейтроны ловить будет отлично, гамма будет вязнуть, альфа частицы тож не проползут. Кстати сравнивая массу — можно даже в два раза толще сделать :) Как отдельный плюс — упав в такой ракете на кислородную планету прослойку можно некоторое время жрать :)
                                                                            Или я от жизни отстал и парафинные и водные защиты уже не в моде?
                                                                              +1
                                                                              А воду из защиты можно вообще использовать в полете. Очищать, употреблять, и рециркулировать обратно.
                                                                                0
                                                                                Она сильно тяжелой станет от постоянной бомбардировки частицами. Хотя дейтейрий и тритий можно придумать куда приспособить :)
                                                                                  +1
                                                                                  Сильно ли? Всё-таки это более-менее единичные частицы, бомбящие плотную массу материи.
                                                                                  Да и потом — если такая схема окажется жизнеспособной, то однозначно будет некое разграничение — уже отработанная вода, которую нерентабельно регенерировать будет в поверхностных емкостях, а запасы чистой будут внутри, что тоже уменьшит загрязнение той воды которая еще может использоваться. Чисто в ощущениях «тяжесть» воды максимум на порядок будет выше обычной.
                                                                                    0
                                                                                    Если есть термоядерный реактор то дейтериевую воду легко в дело приспособить :)\
                                                                                  • UFO just landed and posted this here
                                                                                      0
                                                                                      Опрометчивое заявление. Задание для рассчета. Возьмите интенсивность излучения в космосе на площадь поверхности. Плотность медленных нейтронов в этом излучении и гамма составляющей. Прикиньте слой воды который оттормозит гамму до адекватной. А потом прикиньте сколько он нейтронов наловит. Не сказать что уж совсем плохо, но не райские кущи получаются
                                                                                      • UFO just landed and posted this here
                                                                              • UFO just landed and posted this here
                                                                                0
                                                                                >>> имеет кристалл йодида-цезия
                                                                                Йодид цезия так и пишется «йодид цезия». Без дефиса.
                                                                                  +1
                                                                                  Обсуждение радиации напомнило старый армейский анекдот про полёт на Солнце:
                                                                                  — Товарищ майор, но там там же температура ого-го!
                                                                                  — Товарищ солдат, ну не дураки же проект готовили… Ночью полетите!
                                                                                    0
                                                                                    У меня тут мысль родилась: если магнитное поле планеты защищает от радиации, то почему не создавать искусственное магнитное поле вокруг людей, работающих в условиях повышенной радиации? Я имею ввиду на АЭС и пр.
                                                                                      +2
                                                                                      Радиация бывает разная. Поток альфа-частиц (от которых защищает магнитное поле земли) прекрасно задерживается и металлическими щитами. А вот от гамма-лучей магнитное поле не защищает. И именно гамма-облучению в наибольшей мере подвергаются люди, работающие на ядерных объектах, т.к. эти лучи хуже всего задерживаются экранами.
                                                                                      Но и с альфа-частицами все не так просто. Магнитное поле земли отклоняет альфа-частицы только по той причине, что имеет сотни километров пробега частицы для ее достаточного отклонения. Если мы хотим отклонять альфа-частицы той же энергии в более компактных объемах, нам нужны магнитные поля в десятки тысяч раз более сильные, чем земное. А такие сильные магнитные поля сами по себе оказывают воздействие на живые организмы, причем далеко не самое благоприятное, а уж о воздействии на технику я вообще молчу.
                                                                                        +1
                                                                                        Понятно. Поток альфа-частиц задерживается листком бумаги и тут магнитное поле не нужно.
                                                                                          +1
                                                                                          Альфа частица это ведь вроде ядро гелия и проблем с ними никогда не испытывали. При распаде ядра там получается не больше 10 МэВ (ну может 20), а эта энергия у альфа частицы полностью подавляется полуметровым слоем воздуха.
                                                                                          Помоему самое сложное что тормознуть — это гамму. Ядреное ультрасверхвысокочастотное электромагнитное излучение — досих пор лучше не придумали ничего чем подороге натыкать атомов водорода побольше чтоб волна начала сама себя гасить возбуждая эти самые атомы. А в чем водород — в воде, гидратах или углеводородах- уже не важно. Главное чтобы поплотнее и побольше.
                                                                                            0
                                                                                            Вы со мной спорите или соглашаетесь?
                                                                                              0
                                                                                              Вы преувеличиваете угрозу альфа частиц в условиях отличных от абсолютного вакуума. Особенно если учесть что они там пилят с очень и очень дорелятивистскими скоростями. Гамма излучение в разы страшнее и опаснее.
                                                                                            +3
                                                                                            Альфа от реакторов и радиоактивных источников и от космических лучей — это две большие разницы. Попытка защититься от TeV-ной альфа частицы методом ее остановки приведет только к дополнительному вторичному облучению. Так что альтернативы сверхсильным магнитным полям нету.
                                                                                          0
                                                                                          По-моему, ерунда какая-то, 5%. У вас и так риск умереть от рака процентов 30-40. Ну будет 31.5-42. И что?
                                                                                            0
                                                                                            NASA перестраховывается. Им нужно показать максимальную заботу об экипаже и т.п.
                                                                                            0
                                                                                            > Эта же технология сделала бы рентабельной добычу ВОДЫ на Луне или астероидах, то есть дополнительно стимулировала коммерческое применение космоса

                                                                                            Зачем добывать воду на Луне? Это описка, имелся в виду какой-нибудь уран или ещё что-то очень дорогое и редкое на Земле?
                                                                                              0
                                                                                              А где еще добывать воду в космосе?
                                                                                                0
                                                                                                Имеется ввиду коммерческое развитие в качестве субподрядчика, а не в качестве конечной цели монетизации.
                                                                                                Т.е. вода в космосе нужна, вот и будем добывать а не доставлять. Что уменьшит цену остальных миссий, повысит их рентабельность и сделает доступным и коммерчески более выгодным что-то другое… ну или как минимум даст больше бабла из бюджета на большее количество исследований, которые пока всё еще дотационны. А так — никто не предлагал везти воду с Луны на Землю :)
                                                                                                  0
                                                                                                  Спасибо за уточнение. Просто моя первая ассоциация «коммерческого применения космоса» (если забыть про спутники) — это проекты по доставке к земле космических тел, содержащих большое количество золота, урана или других очень дорогих полезных ископаемых. Не подумал про космонавтов и будущие полёты с ними, им же нужна вода, которую очень дорого вывозить с Земли.

                                                                                              Only users with full accounts can post comments. Log in, please.