Kosmos nie taki straszny

Kosmos okazał się nieco mniej wrogi człowiekowi niż się pierwotnie wydawało - wykazał międzynarodowy eksperyment. W jego przeprowadzeniu pomagali naukowcy z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN, którzy przygotowali detektory rejestrujące dawki kosmicznego promieniowania.

Międzynarodowy eksperyment Matroshka przeprowadziła Europejska Agencja Kosmiczna we współpracy z instytucjami naukowymi Niemiec, Polski, Austrii, Szwecji i Rosji. Był to pierwszy kompleksowy pomiar rzeczywistych dawek promieniowania kosmicznego, które należy do czynników w największym stopniu zagrażających zdrowiu astronautów i silnie ogranicza czas przebywania ludzi w przestrzeni kosmicznej.

Dawki promieniowania na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i w otwartej przestrzeni kosmicznej przez kilka lat rejestrował ludzki fantom, naszpikowany kilkoma tysiącami detektorów, wyprodukowanych m.in. przez Instytut Fizyki Jądrowej PAN (IFJ PAN) w Krakowie. Później naukowcy z krakowskiego IFJ PAN, Niemieckiego Centrum Kosmicznego (DLR) w Kolonii i Politechniki Wiedeńskiej prowadzili żmudną analizę danych zebranych przez detektory.

Jak informuje IFJ PAN w przesłanym komunikacie, wyniki eksperymentu wykazały, że podróże na Księżyc czy Marsa byłyby dla astronautów nieco bezpieczniejsze niż się dotychczas wydawało. Niestety, choć pochłonięte dawki promieniowania byłyby mniejsze od oczekiwanych, nadal pozostawałyby ryzykownie duże.

"Można powiedzieć, że kosmos okazał się nieco mniej wrogi człowiekowi niż się nam pierwotnie wydawało. Efektywne dawki promieniowania, obliczone na podstawie pomiarów dokonanych naszymi detektorami, były mniejsze niż można było sądzić na podstawie wskazań dozymetrów noszonych przez astronautów" - mówi dr hab. Paweł Bilski z IFJ PAN.

Do pomiarów dawek promieniowania użyto odpowiednio zaadaptowanego fantomu medycznego, wykonanego z prawdziwych ludzkich kości zatopionych w tworzywach symulujących tkankę mięśniową i płuca. Pozbawiony nóg manekin był pocięty na 33 plastry grubości 2,5 cm. Wewnątrz plastrów umieszczono aparaturę pomiarową, w tym rurki zawierające zestawy pasywnych detektorów termoluminescencyjnych. W ten sposób w fantomie powstała przestrzenna sieć sześciu tysięcy detektorów, z których połowę wykonano w IFJ PAN.

"Tak zaprojektowany eksperyment pozwolił najpierw wyznaczyć przestrzenny rozkład dawki wewnątrz fantomu, następnie dawki pochłonięte w poszczególnych narządach, a w końcu tzw. dawkę efektywną, którą uważa się za najlepszą miarę rzeczywistego narażenia człowieka na promieniowanie" - informuje IFJ PAN w przesłanym komunikacie.

Oprócz detektorów wewnętrznych, manekin na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej był ubrany w ponczo z dodatkowymi detektorami. Imitowały one osobiste dozymetry, noszone przez astronautów. Naukowcy mogli więc ustalić, w jakim stopniu dawki promieniowania zarejestrowane przez dozymetry odpowiadają rzeczywistym dawkom pochłoniętym przez ludzi.

Podczas eksperymentu, w latach 2004-2009, manekin poddano trzem seriom kilkunastomiesięcznych ekspozycji na promieniowanie kosmiczne. Dwie z nich przeprowadzono wewnątrz rosyjskich modułów stacji kosmicznej, a jedną na zewnątrz, w otwartej przestrzeni kosmicznej. Fantom umieszczono wtedy w obudowie imitującej własności ochronne skafandra kosmicznego. Nigdy wcześniej nie wykonywano pomiarów tego typu.

Analiza danych wykazała, że podczas pobytu we wnętrzu stacji dozymetry astronautów podają dawkę promieniowania zawyżoną o ok. 15 proc. w stosunku do rzeczywistej dawki zmierzonej wewnątrz fantomu. Jednak w otwartej przestrzeni kosmicznej dawki zarejestrowane przez dozymetry były ponad 200 proc. większe od faktycznych.

"Musimy jednak pamiętać, że pomiary w ramach eksperymentu Matroshka były dokonywane na niskiej orbicie wokółziemskiej, a więc w obrębie ziemskiej magnetosfery, która znacząco redukuje docierającą do nas liczbę cząstek naładowanych. W przestrzeni międzyplanetarnej takiej osłony nie ma" - zauważa dr Bilski.

Rozbudowaną analizę danych zebranych w eksperymencie Matroshka przeprowadzono dzięki projektowi Hamlet w ramach 7. Programu Ramowego Unii Europejskiej. Zespół polski był dodatkowo współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

PAP - Nauka w Polsce