В результате исследований советскими искусственными спутниками серии «Космос», автоматическими станциями серии «Зонд», космическими станциями серии «Протон», искусственными спутников земли серии «Прогресс», «Метеор», «Молния», АМС серии «Марс» и «Венера», а также советским «Луноходом-1» на поверхности Луны в период с 1961 по 1972 годы, получены следующие впечатляющие результаты:
зарегистрировано значительное (превышающее фон примерно в 100 тысяч раз) и продолжительное возрастание интенсивности солнечных корпускулярных потоков в областях полетов к Луне, Марсу и Венере, где отсутствует или минимально магнитное поле, и отсутствует атмосфера; в пересчете на эквивалентную дозу это облучение порядка 10 100 Зв, что абсолютно смертельно; именно поэтому советские ученые выступили с заявлением о невозможности полетов к Луне в тех условиях 60-х и 70-х годов; когда еще не была создана необходимая защита;
благодаря длительным измерениям с помощью спутников «Космос» определены возможные дозы радиации на высотах около 300 км в зависимости от условий геомагнитной и солнечной активности; на основании этих данных была доказана безопасность в радиационном отношении полетов для МКС и для космических кораблей «Восток» и «Восход»;
результаты измерений позволили получить детальную картину планетарного распределения радиации и создать первые дозиметрические карты для малых высот внутренней и внешней зон радиационного пояса;
первым советским спутником, целиком посвященным исследованию этой проблемы, стал «Космос-3», а затем аналогичный ему «Космос-5», датчики спутников могли эффективно регистрировать потоки с энергией от 100 эВ до 10 кэВ и электроны с энергиями от 40 эВ до 50 кэВ;
кроме корпускулярных датчиков на спутниках были установлены счетчики Гейгера, экранированные свинцом; счетчики регистрировали протоны с энергией, превышающей 50 МэВ, рентгеновское и гамма-излучение с энергией, превышающей 100 кэВ;
к первой группе относятся протоны внутренней зоны радиации с энергией около 50 МэВ, регистрируемые потоки которых составляли примерно 10
4
-2
-1
вторая группа электроны с энергией около 100 кэВ, составляющие основную компоненту внутренней и внешней зоны радиационного пояса; их суммарные потоки достигали значений 20 · 10
7
-2
-1
третья группа электроны средних энергий (около 15 кэВ), заметные интенсивности которых наблюдались лишь выше 500 км и на высоких широтах;
хотя поток коротковолнового излучения Солнца составляет малую часть общего потока солнечного излучения (весь поток короче 0,3 нм составляет около 1,5% полного потока, а поток излучения, скажем, короче 10 нм еще в 10
4
5
в области спектра короче 0,3 нм расположены характерные спектральные линии ряда элементов, входящих в состав фотосферы Солнца; более коротковолновое ультрафиолетовое и рентгеновское излучения исходят из хромосферы и короны Солнца.
выявлены медленные вариации, связанные с 11-летним циклом солнечной активности, более быстрые вариации в масштабе солнечных суток, земных суток и часов и совсем быстрые в масштабе минут и секунд;
есть многочисленные данные, указывающие на связь многих процессов на Земле с периодическими изменениями солнечной активности, коротковолновое излучение Солнца стало одним из основных объектов экспериментов, выполняемых на спутниках «Космос»;
одно из самых замечательных проявлений солнечной активности катастрофические процессы на Солнце, получившие название солнечных вспышек; обнаружено, что иногда в активных областях Солнца, связанных с магнитными пятнами, внезапно, обычно в течение нескольких секунд, сильно возрастает яркость участка поверхности Солнца, достигающего в сильных вспышках размера до 3 · 109 км2; с развитием радиоастрономии было установлено, что эти оптические вспышки, как правило, сопровождаются мощными всплесками радиоизлучения в диапазоне от сантиметровых до дека-метровых волн;
выяснилось, что оптические и радиовспышки сопровождаются огромным (до нескольких тысяч раз) усилением рентгеновского излучения Солнца, а также появлением очень жесткого излучения вплоть до нескольких сотен килоэлектронвольт; во время вспышек возникают потоки ускоренных частиц электронов и тяжелых ядер с энергиями от десятков килоэлектронвольт до релятивистских и выбросы сгустков плазмы;
оказалось, что вспышки очень сложное, комплексное явление; они оказывают весьма сильное воздействие на Землю; когда до Земли доходит рентгеновское излучение, нарушается состояние ионосферы, возникают провалы радиосвязи и ряд геофизических эффектов;
за время от одного часа до нескольких десятков часов частицы и плазменные сгустки от солнечных вспышек достигают Земли; частицы несут с собой радиационную опасность для космонавтов; плазменные сгустки нарушают магнитное поле планеты, вызывая магнитные бури;
продолжительность солнечной вспышки колеблется от нескольких минут до десятков минут, а иногда и часов;
за время сильной вспышки выделяется энергия до 10311032 эрг, что эквивалентно энергии 10
9
10
объем солнечной радиации, захватываемый сильной вспышкой, составляет до 10
29
3
3
3
3
как показали исследования академика А. Б. Северного, во время вспышки происходит перестройка локального магнитного поля, которая сопровождается высвобождением некоторого количества магнитной энергии;
исследования показали, что при спокойном Солнце интенсивность излучения в самом коротковолновом диапазоне 0,150,4 нм практически равна нулю и резко возрастает в момент микровсплеска рентгеновского излучения; излучение в диапазоне 0,440,65 нм меняется в меньших пределах, излучение же в мягком диапазоне (0,81,4 нм) в этих условиях меняется несущественно; возрастание интенсивности происходило почти одновременно в областях 0,150,4 и 0,440,65 нм;
измерения по рентгеновскому заходу за лимб высота рентгеновской активной области оказалась равной 2080 тыс. км и высота рентгеновской вспышки 2025 тыс. км; область рентгеновской вспышки обычно имела волокнистую структуру с угловым диаметром волокон около 10 угловых секунд, сходную со структурой областей оптических вспышек;
оптические вспышки располагались как раз над так называемыми активными областями нашего светила с характерными группами пятен, наблюдаемыми с помощью наземных оптических средств; интересно, что в ряде случаев выявлено наличие у одной вспышки двух центров, примерно одинаковых по яркости; расстояние между ними составляло около 6 угловых минут.
наличие в начальной стадии направленных потоков ускоренных электронов в области вспышки нашло непосредственное экспериментальное подтверждение; при этом поступление ускоренных электронов длится в больших вспышках в течение нескольких минут;
полученные данные находятся в согласии с развитой С. И. Сыроватским теоретической моделью солнечных вспышек; при перестройке магнитного поля во времени в короне появляется электрическое поле, вызывающее дрейф плазмы, возникает цилиндрическая ударная волна, сходящаяся к нейтральной линии магнитного поля; начинает течь сильный электрический ток, нагревающий плазму до температуры, близкой к 10 млн. градусов, и возникает интенсивное мягкое рентгеновское излучение; дрейф плазмы влечет за собой появление турбулентности, что сопровождается уменьшением проводимости плазмы происходит разрыв токового слоя и возникает сильный градиент электрического поля; в результате появляются ускоренные потоки частиц электронов и протонов;
в результате полета «Космоса-321» были получены очень интересные и важные сведения о механизмах магнитных бурь в полярных областях; во время особенно интенсивной бури 810 марта 1970 г. были измерены эффекты полярных электроструй; эти данные были затем использованы для изучения проводимости земного шара;
новые перспективы в изучении космических лучей из удаленных областей Вселенной открывает зародившаяся сравнительно недавно гамма-астрономия; если говорить о гамма-лучах с энергиями, большими 50 МэВ, то они могут генерироваться только космическими лучами (ГКЛ);
интенсивность источников гамма-излучения меняется со временем;
исследованная область неба интересна тем, что расположена в районе полюса Галактики, где источниками гамма-квантов могут быть скорее всего внегалактические объекты;
наблюдения за интенсивностью аннигиляционного гамма-излучения с энергией 0,511 МэВ проводились на спутнике «Космос-135» в периоды ежегодных метеорных потоков Геминиды, Урсиды и Квадрантиды в зиму 1966/67 г; измерялись интенсивность линии 0,511 МэВ, интенсивность электронов с энергией, большей 1,5 МэВ, и протонов с энергией, большей 27 МэВ;
сравнение результатов измерений с данными по солнечной и геомагнитной активности и космическим лучам в период наблюдений показало, что периоды с 10 по 20 декабря 1966 г. и с 1 по 15 января 1967 г., которые резко отличаются друг от друга по наблюдаемой интенсивности гамма-квантов с энергией 0,511 МэВ, по солнечной и геомагнитной активности очень сходны;
проводились исследования, направленные на решение задач обеспечения радиационной безопасности экипажей и оборудования при длительных полетах; главным здесь было экспериментальное изучение нового перспективного вида радиационной защиты от воздействия заряженных частиц электростатического; он основан на создании и поддержании около защищаемых отсеков электростатического поля, которое отклоняет потоки заряженных частиц и снижает уровень радиации внутри защищаемого объема до допустимых пределов;
подтверждена возможность автономного функционирования электростатической защиты в радиационных поясах Земли [35].
Подведем итоги. Самый впечатляющий, главный результат это совершенно очевидный приоритет в мире советской науки по изучению ионизирующих излучений, солнечных вспышек, поясов Ван Аллена и космических лучей в период 60-х и 70-х годов.
Второй главный мировой результат, полученный советскими исследованиями это выявление смертельной радиационной дозы облучения от солнечных вспышек.
Третий главный мировой результат, полученный советскими исследованиями это получение радиационной дозы облучения менее предельно-допустимой (ПДД) в зонах на высоте от Земли до 300 400 км, где летают МКС, «Восток», «Восход».
Четвертый главный мировой результат, полученный советскими исследованиями это получение радиационной дозы облучения в зонах Ван Аллена от допустимых до смертельных в зависимости от времени пролета зон и защиты.
Американские исследователи тщательно скрывали результаты своих исследований космоса. Известны лишь в последнее десятилетие отдельные результаты. Например, один из авторитетных сотрудников НАСА Билл Модлин в своей работе «Перспективы межзвездных путешествий» откровенно сообщал: «Солнечные вспышки могут выбрасывать ГэВ протоны в том же энергетическом диапазоне, что и большинство космических частиц, но гораздо более интенсивные. Увеличение их энергии при усиленной радиации представляет особую опасность, поскольку ГэВ протоны проникают сквозь несколько метров защиты [36]. Солнечные (или звездные) вспышки с выбросом протонов это периодически возникающая очень серьезная опасность в межпланетном пространстве, которая обеспечивает дозу радиации в сотни тысяч рентген за несколько часов на расстоянии от Солнца до Земли. Такая доза является смертельной и в миллионы раз превышает допустимую. Смерть может наступить уже после 500 рентген за короткий промежуток времени». «Космические частицы опасны, они исходят со всех сторон и требуют, как минимум двух метров плотного экрана вокруг любых живых организмов». А ведь космические капсулы, которые по сей день демонстрирует НАСА, имели чуть более 4 м в диаметре. Но, очевидно, ни руководство НАСА, ни посланные им на Луну астронавты книжек своего коллеги не читали и, находясь в блаженном неведении, чудом (вернее, только в сказочных описаниях) преодолели все смертельные дозы по дороге к звездам.
Исследователь Александр Щербаков [36] делает следующий вывод: в человеке очень много воды (H2O) и если большая доза излучения проникнет в организм, то она может разрушить молекулы воды (например, атом водорода превратился в ион водорода молекула расформировалась, став HO и ионом H цепная реакция не заставит себя долго ждать). Разрушение молекулы воды приведет к разрушению всего организма человека.
Итак, мы приходим к такому результату: приоритетные исследования советских ученых по ионизирующим излучениям от солнечных вспышек, космических лучей и радиационных зон Ван Аллена позволили уже в начале 60-х годов, задолго до планируемых запусков Аполлонов, заявить о том, что при существующем тогда уровне защиты КА и астронавтов, полеты к Луне и Марсу невозможны.
Официально было заявлено следующее: «В связи с большим количеством вспышек на Солнце в СССР облёт Луны с людьми в корабле 7К-Л1 с 08.12.1968 и последующие отменены. Запускать корабль 7К-Л1 на ракете Протон к Луне продолжили в беспилотном режиме с биообъектами на борту [5]. Хотя Зонд 7 и Зонд 8 успешно облетели вокруг Луны с биологическими объектами, полётов с людьми не было, так как они могли просто погибнуть из-за вспышек на Солнце». Эта информация опубликована в работе [5] 1 марта 2019 года. Для выявления воздействия солнечных вспышек, в советском автоматическом КА был размещен фантом человека. Наш фантом облетел Луну на аппарате «Зонд-7», в результате были получены данные о распределении доз в теле космонавта и их физические характеристики при полете на трассе Земля Луна Земля. Специалисты пришли к выводу: «При отсутствии солнечных вспышек радиация на трассе не страшна».
Введение 5. Результаты полетов животных и насекомых на борту КА
Следует особо сказать о полетах животных на КА. В 1957 г. в Советском Союзе был запущен искусственный спутник Земли, на борту которого находился специальный контейнер с подопытным животным собакой Лайкой.
С 1960 г. проводилась серия экспериментов с животными на кораблях-спутниках, оборудованных всем необходимым для полетов человека.
Решение этой проблемы связано с проникновением в наиболее тонкие механизмы работы различных физиологических систем и потребовало применения сложных методов исследований, которые могут быть выполнены только на высокоорганизованных животных. Наибольший интерес при этом представляет работа сердца и всего аппарата кровообращения в космическом полете.
Изучению некоторых из этих вопросов был посвящен, в частности, медико-биологический эксперимент, проведенный на спутнике «Космос-110». На борту спутника находились собаки Ветерок и Уголек и различные биологические объекты: личинки дрозофил, размещенные в специальной популяционной камере, растение традесканция с бутонами в контейнере, лизогенные бактерии, сухие семена ряда культур, хлорелла на различных питательных средах, образцы сывороток крови животных и др. В отличие от ранее проводимых исследований спутник с животными на протяжении 22 суток находился в зонах с повышенной радиацией. При этом большая часть поглощенной дозы была обусловлена излучением радиационного пояса Земли. Двадцать два дня продолжался полет «Космоса-110». Ветерок и Уголек вернулись на Землю.