О страшной космической радиации

Допустим наши герои приключаются в "реальном беспощадном космосе". А собственно в чем его беспощадность? Раз уж он "реальный" то буря в варпе не разыграется. Солнечная вспышка? Ну вот собственно:

Графики на 19:22 показывают нам зависимость дозы от толщины защиты для галактических космических лучей (ГКИ) за сутки в период солнечного минимума (левый) и солнечной радиации за время вспышки августа 1972 года (правый). Толщина защиты дана в поверхностной плотности, 100 г/см2 = 1 тонна/м2.

В начале разберем левый график. Солнечный минимум соответствует максимуму ГКИ - во время активного Солнца галактические частицы "выдуваются" солнечными. При поверхностной плотности защиты около 10 кг/м2 (меньше не получится - в одних трусах в космосе будет не до радиации) будем иметь суточную дозу 1.5 мЗв. В год это даст чуть менее 600 мЗв. Что означает эта цифра? Легкая лучевая болезнь начинается с одного Зиверта кратковременно. В книге "Межпланетные и орбитальные полеты: радиационный риск для космонавтов" было рассмотрено исследование первых советских атомщиков хватавших по одному зиверту в первый год работы (после ужесточили меры безопасности). Отмечалось присутствие симптомов схожих с легкой лучевой, в том числе снижение когнитивных функций. Но повторюсь - это после одного Зиверта только за первый год. Перелет к Марсу длиться меньше года. По типичной для современных зондов траектории 150-180 суток в зависимости от противостояния. Итого максимум 270 мЗв за полет.

В Иране есть славный город Рамсар. Жители которого ежегодно получают в среднем 72 мЗв. Да, это меньше даже 270 мЗв, но это ежегодная доза. И вымирать от нее рамсарцы не спешат, даже особых влияний на заболеваемость раком не выявлено. Да, в атомной промышленности разрешено не более 20мЗв/год

Вот только, как нам говорили в СЭС когда звали делать курсовую в их дозиметрической службе, "медики дают нам заведомо заниженные нормы". Ибо методами партайгеноссе Менгеле исследовать влияние радиации на человека нельзя, да и долго, а все остальное дает точность +/- лапоть. Вот и пишут с запасом, причем неизвестным толком запасом. Из той же картинки видно что космонавты на МКС набирают около 100 мЗв за пол года, однако пол года они там дежурят регулярно. Всего на данный момент на Земле живет 6 космонавтов с суммарным налетом свыше 22 месяцев при том что 6 месяцам до Марса по дозе соответствуют 18 месяцам на орбите. Все живы и, для своего возраста, здоровы - специально проверял.

Одним словом, от той дозы что создает ГКИ космонавты за время перелета к Марсу или Венере точно не помрут. Экстраполируя опыт Рамсара можно утверждать что и при более длительных полетах или проживании в космосе с защитой менее 1 тонны на м2 ни чего особо страшного не случится. Особенно в светлом будущем где научились эффективно предупреждать и лечить рак. Осталась та самая солнечная буря.

Как видно из правого графика, в случае "без защиты" космонавты получат тот самый Зиверт за одно событие. Это, помним, еще не смертельно, хотя и неприятно. Зато если ГКИ светит отовсюду и всегда то Солнце - источник компактный, события на нем длятся несколько дней максимум и о прилете заряженных частиц известно заранее. Т.е. достаточно прикрыть жилой отсек только с одного направления. А если не можем прикрыть весь жилой отсек то достаточно защитить отсек штормовой в котором космонавты будут пережидать событие (дальше на видео).

На данный момент единственным проектом межпланетного пилотируемого полета людей по которому ведутся реальные работы является "Старшип" от SpaceX. Ну вот так получилось. Нет, "Нуклон" с его 10 тоннами ПН к Луне к пилотируемым полетам относится очень опосредованно. Так вот площадь поперечного сечения Старшипа составляет 63 квадратных метра. Сухая масса ожидается от 80 до 100 тонн, плюс еще 100 тонн полезной нагрузки. Видно что если на двигатели и баки приходится 63 тонны массы Старшипа (крайне сомнительно что там существенно меньше ибо бакам нужно держать 8 атмосфер давления наддува) то ему даже не обязательно иметь дополнительную защиту от вспышек - достаточно во время межпланетного дрейфа держаться кормой к Солнцу чтобы получить защиту около тонны на квадратный метр. Да тонна не полиэтилена или хотя-бы алюминия, а стали. Очень грубо снижение эффективности можно оценить увеличив вдое дозу от алюминия - атомов при взаимодействии с которыми протоны и электроны теряют энергию в тонне железа вдвое меньше чем в тонне алюминия. Есть конечно еще и тормозное рентгеновское, но оно при такой толщине стали поглотится в самой стали. Но на всякий срежем нашу тонну не вдвое, а втрое. И видим что если не ставить дополнительную защиту вообще - доза за событие составит 70-80 миллизивертов. Во все той же книге "Межпланетные и орбитальные полеты: радиационный риск для космонавтов" считалась достаточной защита в 200 кг/м2 убежища - в полтора раза меньшая.

Но допустим будем ставить. На все про все у нас 100 тонн. Из них 10 тонн живого веса 100 колонистов. Чтобы набрать водой тонну на квадратный метр пола нужно 63 тонны воды - 27 тонн остается на багаж колонистов и СЖО. При этом вода может использоваться в СЖО как минимум для санитарно-гигиенических нужд с последующим возвратом в щит. Если не впадать в радиофобию можно и пить - в воде просто не чему активироваться так чтобы создать заметную дозу. А уже тонна воды на квадрат это "вспышка? какая вспышка?" - несколько дополнительных миллизивертов за событие.

Ну вот собственно. При наличии возможности строить корабли сколько-нибудь вменяемой массы особых проблем с радиацией нет пока мы не поперлись в радиационные пояса Юпитера или внутрь орбиты Меркурия. Воздействие ГКИ уже при современной медицине сводится к "может быть от рака умрешь в 70 лет, но это не точно" и должно парироваться развитием онкологии, а не прятаньем космонавтов в астероиды-циклеры.