Защита от излучения
Исследованиям, о которых мы говорили, наука обязана одним совсем недавним и неожиданным открытием. Оказалось, что Земля окружена областью, в которой интенсивность корпускулярного излучения имеет необычайно высокие значения.
Эти так называемые радиационные зоны связаны с магнитным полем Земли, и электрически заряженные частицы, которые в нём перемещаются, должны подчиняться определённым законам. Как мы только что видели, эти частицы должны двигаться по винтовым траекториям вокруг линий поля.
Но здесь возникает еще одно осложнение. Дело в том, что в магнитном поле Земли не существует параллельных силовых линий. Как известно, линии имеют форму дуг, заключённых между двумя магнитными полюсами Земли, вблизи которых они всё больше и больше сближаются (рис. 1).
Рис. 1. Улавливание заряженной частицы магнитным полем Земли
Заряженная частица неизбежно проходит в той области, где напряжённость магнитного поля становится всё сильнее. Расстояние между витками спиральной траектории, т. е. их «шаг», становится все меньше. Частице грозит опасность застрять на месте. Однако этому препятствуют законы сохранения энергии и момента количества движения.
В некоторой точке поля, где напряжённость имеет определённую величину, угол «подъёма» винтовой траектории меняет свой знак на обратный, и частица выбирается из ловушки (рис. 2).
Рис. 2. Отражение заряженной частицы в неоднородном магнитном поле
Она как бы отражается от сгущения силовых линий и начинает своё путешествие к противоположному магнитному полюсу. Там повторяется то же самое, и частица может таким образом длительное время пребывать в плену магнитного поля. Только частицы, обладающие весьма высокой энергией, в состоянии при благоприятном направлении полёта дрейфовать перпендикулярно силовым линиям и вырваться из магнитной ловушки.
До проведения космических экспериментов с влиянием магнитного поля были знакомы только по эффекту запад-восток, вследствие которого космические лучи попадают на поверхность Земли преимущественно с западного направления.
Многочисленные и тщательные исследования позволили установить, что космические лучи, а также и солнечное излучение на определённых расстояниях от Земли имеют такую высокую плотность, что это внушает опасение за жизнь космонавтов.
При этом надо различать внутреннюю и внешнюю радиационные зоны (рис. 3).
Рис. 3. Поперечное сечение околоземных зон радиации. Солнечный ветер — потоки заряженных частиц, постоянно выбрасываемые Солнцем. В спокойном состоянии этот «ветер» состоит из потока частиц (от 5 до 50 частиц /см3), движущихся со скоростью от 30 до 160 км/сек. Обтекая «магнитосферу», этот поток придает ей овальную форму, изображенную на рисунке.
Во внутренней зоне находятся протоны высокой энергии. Их энергия достигает величины 108 эв. Более бедные энергией частицы, например электроны с энергией порядка 105 эв, большей частью застревают во внешней зоне.
Если мы в своё время пришли к выводу, что космические лучи, достигающие поверхности Земли, не представляют никакой опасности для людей, то такой взгляд совершенно неприменим к радиационным зонам. Космические полёты в этих зонах, где встречается от 10 000 до 50 000 частиц 1 см2 х сек, были бы крайне опасны.
При дальних рейсах в космос безусловно надо стремиться миновать радиационные пояса настолько быстро, чтобы радиация не могла причинить серьёзного вреда. Возможность защиты от излучения при помощи брони пока остаётся под сомнением из-за огромной массы этой брони.
Чтобы путь не проходил через опасные радиационные зоны, быть может, придётся стартовать через два воронкообразных коридора, которые находятся под полюсами Земли. Во всяком случае, надо очень тщательно с биологической точки зрения исследовать условия в зонах радиации при длительном пребывании человека в космическом пространстве, прежде чем можно будет отважиться на дальние космические полёты, которые уже так близки.
