скачать книгу бесплатно
Следует отметить, что КА «Аполлон», чтобы долететь до Луны, должен был обязательно лететь по трассе Кондратюка, которая является оптимальной для полёта к Луне и обратно. Сущность данной трассы заключается в том, что при отклонении от неё гравитационное поле Земли не позволит вывести КА на параболическую траекторию, в связи с чем необходимо будет снижать массу полезной нагрузки. Некоторые пользователи различных чатов, не имея понятия о карте земной гравитации, говорят о том, что РН «Сатурн-5» с грузом 44 тонны якобы летел через полюса Земли, чтобы не пролетать через пояса Ван Аллена. Таким пользователям следует понимать, что для выведения 44 тонн через северный или южный полюс Земли необходимо было увеличить массу РН от официальной в 3 раза и во столько же раз увеличить тягу двигателей 1 и 2 ступеней данной РН! Дело в том, что Земля имеет максимум гравитации в районе полюсов и минимум – в плоскости экватора. Соответственно, чем ближе ракета космического назначения летит к плоскости экватора, тем большую полезную нагрузку РН может вывести на околоземную орбиту и тем меньше объем необходимого для этого КРТ [44].
Рис. 16
Рис. 16. Траектории движения Аполлон 11, Аполлон 14, Аполлон 15 и Аполлон 17 относительно геомагнитного экватора, так же указана внутренняя зона Ван Аллена [58].
Рис. 16 показывает, что на заявленной транслунной траектории Аполлон 14 и Аполлон 17 (также миссии Аполлон 10 и Аполлон 16 из-за близких параметров TLI к А-14) проходят через опасный для человека радиационный протонный пояс.
Аполлон 8, Аполлон 12, Аполлон 15 и Аполлон 17 проходят через сердцевину электронного радиационного пояса.
Случай 3. Прохождение через зоны Ван Аллена под углом в 30 градусов.
Автор, Александр Матанцев, показал в своих моделях (рис. 14 и рис. 15, что при движении КА под углом в 30 градусов относительно входной поверхности тора зон Ван Аллена время пролета в этих зонах уменьшается до 62,7 – 80% относительно длины пролета в направлении, перпендикулярном этим поверхностям.
Казалось бы, какое замечательное решение, увеличил угол влета КА в зоны Ван Аллены, и получай меньшее время полета в сильно радиационных зонах, и меньшую дозу облучения. На самом деле, необходимо учитывать два фактора:
– время пролета через зоны Ван Аллена;
– расстояние и общее время полета, например, до Луны или Марса.
Сущность этого положения состоит в увеличении количества топлива при удлинении всей траектории движения при большем угле.
Часть 3. Единицы доз облучения
Дальше мы подходим к самому важному этапу расчетов – определению дозы облучения в зонах Ван Аллена. Исследователи утверждают, что пролететь сквозь них и не получить серьезных доз радиации – невозможно. По этой причине полет к Луне без надежной радиационной защиты астронавтов и электронного оборудования – невозможен [13]. Однако следует эти умозаключения подтвердить реальными цифрами. Для этого проведем ряд расчетов. Но начинать следует с определения единиц ионизирующих излучений, которых немало в зонах Ван Аллена.
Рис. 17
Рис. 17. Дозы облучения: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная [4]
Рис. 18
Рис. 18. Единицы ионизирующего излучения и перевод одних единиц в другие [6]
Рис. 19
Рис. 19. Предельно допустимые дозы облучения для людей [7]
Рис. 20
Рис. 20. Величины экспозиционной дозы в Рентгенах (Р) [9]
Рис. 21
Рис. 21. Дозы радиации и последствия для человека [8]
Рис. 22
Рис. 22. Дозы облучения в Зивертах (Зв) и Греях (Гр)
Рис. 23
Рис. 23. Действующие нормы по дозам облучения НРБУ-2000 [10]
Перевод и пересчет одних единиц в другие показан на рис. 18. Теперь рассмотрим допустимые дозы облучения для человека. На рис. 19 показаны предельно допустимые дозы облучения для людей. При этом рассмотрены три основные категории: население в целом, персонал, к которому относятся и космонавты, и астронавты, и лица, привлекаемые к ликвидации последствий аварий.
Для персонала, для космонавтов и астронавтов ПДД (предельно-допустимая доза) в системе СИ составляет, в среднем, 20мЗв (2 бэр) в год или же по максимуму не более 50 мЗв (5 бэр) в течение года.
В литературе часто встречается экспозиционная доза, измеряемая в рентгенах (Р). Диапазон излучения в 80 – 100Р или 0,8 – 1 Зв – это начало развития лучевой болезни.
На рис. 20 указано воздействие различных экспозиционных доз в Рентгенах (Р). Доза облучения в 350 Р приводит в 50% случаев к смерти, а 600 Р – 90% смертности.
Из данных на рис. 23, допустимая доза облучения (ПДД) по нормам НРБУ-2000, для персонала, для космонавтов и астронавтов, составляет 5 бэр за год, по рис. 18 переводим в систему СИ, и получаем 50 мЗв в год.
В литературе указывается допустимая доза облучения и за час:
– безопасная для человека доза – 0,0003 – 0,0005 Зв в час;
– предельно допустимая доза за час – 0,01 Зв
Летальные дозы указаны на рис. 20, рис. 21 и рис. 22:
– (5,5 – 7) Зв – летальный исход;
– 350 – 700 Р- летальный исхо;
– от 700 Р и выше – смерть в 100%;
– — 350 Р – смерть 50% за 30 суток;
– (3—5) Зв – 50% умрет за 1 – 2 месяца;
– (10—50) Зв – смерть через 1 – 2 недели;
– 100 Зв – моментальная смерть.
Часть 4. Вычисление автором, Александром Матанцевым, длины эффективной магнитосферы, включающей и зоны Ван Аллена
На рис. 10 и рис. 11 показано, что эффективная зона хвоста магнитосферы тянется до 15 земных радиусов.
Магнитосфера имеет сложную непостоянную по конфигурации форму и магнитный шлейф. Внешняя граница магнитосферы устанавливается на расстоянии около 100 – 200 тыс. км от Земли, где магнитное поле ослабевает и становится соизмеримым с космическим магнитным полем.
Рис. 24
Рис. 24. Внешняя магнитосфера [19]
Автор, Александр Матанцев, вычислил длину эффективной магнитосферы. На рис. 24 показаны траектории заряженных частиц в магнитном поле Земли. Для нас в данном случае интересна форма и размер магнитосферы. Форма магнитосферы эллипсообразная с утолщением слева и сужением справа. Эта внешняя сплошная линия эллипса является той самой границей, слева от которой магнитное поле еще можно считать эффективным, а справа магнитное поле так ослабевает, что становится соизмеримым с космическим магнитным полем. Такое мизерное магнитное поле справа эллипса не может оказать влияние на защиту человека на КА от ионизирующих излучений.
На этом рис. 24 дан масштаб в 32 тыс. км на одно деление. Поэтому легко вычислить, что длина магнитосферы от центра Земли составляет 4,5 деления или 134,6 тыс. км. Найденное значение длины магнитосферы находится в пределах, указанных выше: от 100 до 200 тыс. км. Расстояние от Земли до Луны меняется от 367 до 404 тыс. км – рис. 25. Поэтому произведенное вычисление очень важно, так как показывает, что на пути от Земли до Луны могут быть участки, где, по существу, нет магнитосферы, нет эффективного магнитного поля, и нет защиты человека магнитным полем от ионизирующего излучения.
На рис. 25 показан перигей и апогей Луны, и максимальное и минимальное расстояние между Землей и Луной.
Рис. 25
Рис. 25. Перигей и апогей Луны [20]
Для электронов и рентгеновского излучения коэффициент качества равен единице, для протонов с энергией 10—400 МэВ принимается 2—14 (определен на тонких пленках биологической ткани). Такой коэффициент связан с тем, что протон передает разную часть энергии электронам вещества, чем меньше энергия протона, тем выше передача энергии и выше коэффициент качества. Мы берем среднее w=5, так как человек полностью поглощает излучение, и основная передача энергии происходит в пике Брэгга, за исключением высокоэнергичной части протонов.
Часть 5. Приоритет отечественных ученых в вопросе изучения радиационных зон
Автор, Александр Матанцев, в свое книге [2] показал, что приоритет по влиянию солнечных вспышек при полетах на Луну и Марс, принадлежит советским ученым. Аналогичное заявление можно сделать и по изучению радиационным зонам вокруг Земли – приоритет также советский и российский.
Фактически пояса Ван Аллена были открыты советским учёным Н. Д. Булатовым ещё в 1930-е годы, а их существование было подтверждено учёными ИЗМИРАН по результатам полёта Первого спутника. Однако он не завил об этом всему миру и поэтому официально внутренний радиационный пояс Земли был открыт американским учёным Джеймсом Ван Алленом после полета Эксплорер-1, который заявил об этом сразу в нескольких мировых журналах. Поэтому Ван Аллен, в сущности, присвоил себе то, что было открыто задолго и независимо от него. Но, в настоящее время общепринятым считается название по его имени, поэтому не будем пока от этого отступать [22].
Внешний радиационный пояс Земли был открыт советскими учёными С. Н. Верновым и А. Е. Чудаковым после полёта Спутник-3 в 1958 году. Радиационный пояс в первом приближении представляет собой тор, в котором выделяются две основные области – рис. 56а, рис. 56б [27]:
– внутренний радиационный пояс на высоте ? 4000 км, состоящий преимущественно из протонов с энергией в десятки МэВ;
– внешний радиационный пояс на высоте ? 17 000 км, состоящий преимущественно из электронов с энергией в десятки кэВ.
Про первый спутник написано немало, но гораздо менее известны следующие пять, результаты которых принесли важное открытие: были обнаружены радиационные пояса Земли. Неожиданно оказалось, что за пределами своей атмосферы Земля, находящаяся, как ожидалось, в совершенно пустом космическом пространстве, окружена интенсивными потоками заряженных частиц, которые захвачены магнитным полем планеты. Эти пояса радиации имеют сложную пространственную структуру и испытывают сильные вариации, связанные с активностью Солнца. К настоящему времени радиационные пояса хорошо изучены, понята физика явления, найдены источники частиц (это космические лучи; частицы, ускоренные во время вспышек на Солнце; частицы из ионосферы и атмосферы Земли), определена их важность и связанные с ними опасности для человечества.
На борту следующего, «Спутника-2», вышедшего на орбиту через месяц после «Спутника-1» (3 ноября 1957 г.), кроме научной аппаратуры находилась собака по имени Лайка. Она была гвоздем проекта, весь полет задумывался для ответа на вопрос: смогут ли летать в космос люди? Но была и научная программа, которая включала изучение ультрафиолетового излучения Солнца (под руководством С. Л. Мандельштама) и космических лучей (экспериментом руководил С. Н. Вернов). Хотя запуск «Спутника-2» был приурочен к 40-летию Великой Октябрьской революции, его работа освещалась менее шумно, а результаты были опубликованы только в научных журналах, причем значительно позднее.
Позже запустили американцы аппараты Explorer-1 и -3, запущенные 31 января и 26 марта 1958 г. с приборами для изучения космических лучей (научный руководитель эксперимента Дж. Ван Аллен). 15 мая наконец стартовал наш «Спутник-3» с большим набором измерительной аппаратуры. Полеты перечисленных спутников не только положили начало научным исследованиям космоса, но и помогли сделать важное геофизическое открытие – обнаружить радиационные пояса Земли.
В период с мая по август 1958 г. новое явление бурно обсуждалось, чему способствовала проводившаяся в Москве 29 июля – 9 августа V Генеральная ассамблея Международного геофизического союза, посвященная итогам МГГ. Доклады и обсуждения результатов полетов «Спутника-3» и Explorer-1, -3 помогли выяснить в общих чертах картину захваченных магнитным полем Земли энергичных заряженных частиц, обсудить их источники. Эксперименты «Спутника-3» показали, что повышенная радиация характерна для двух четко разделенных областей: экваториальной и приполярной, названных впоследствии внутренним и внешним радиационными поясами. Радиация в экваториальной области, по данным «Спутника-3», состоит главным образом из протонов с энергией 100 МэВ (приборы американских спутников Explorer-1, -3 не могли идентифицировать природу частиц), приполярные районы заполнены в основном электронами с энергией 100 кэВ (спутники Explorer-1, -3 на эти широты не залетали, наклон их орбит был не очень большим).
Прибор Вернова был установлен на «Спутнике-2» с наклоном орбиты к земному экватору около 65°, тогда как американские Explorer-1, -3 имели около 33°. Информация с советского аппарата передавалась каждый день с трех витков, проходящих над территорией СССР. «Спутник-2» совершал каждый день 14 оборотов вокруг Земли, период обращения составлял 103 мин, на каждом витке аппарат смещался по долготе на 26°, так что витки покрывали всю поверхность Земли.
Важный этап в понимании нового явления приходится на май 1958 г., когда был запущен наш «Спутник-3». На нем установили более информативный по сравнению с предыдущим прибор для изучения радиации в космосе. Необходимость такой модификации осознал А. Е. Чудаков. Он усомнился, что зарегистрированное на «Спутнике-2» возрастание обусловлено протонами. Счетчик там находился под алюминиевым кожухом и оболочкой аппарата общей толщиной ?2—3 г/см
, и до него, по идее, могли добраться лишь протоны с энергией> 30—50 МэВ.
Американец Ван-Аллен описал только внутренний пояс, о котором, другими словами, еще раньше в 30-е годы писал советский ученый Н. Д. Булатов, а открывателями внешнего радиационного пояса являются советские ученые Вернов и Чудаков.
Теперь вернемся к нашему времени. Автор, Александр Матанцев в своих книгах [1, 2] предметно показал о фейках американского центра по космонавтике НАСА, касающихся полетов на Луну.
В этих книгах автора [1,2] сформулированы итоги. По всем показателям: отсутствию проработанного мощного двигателя, по высказыванию именитых ученых и космонавтов, по признакам съемок в павильонах, по отсутствию звезд и наличию только серого фона на Луне, по кувырканию в невесомости, которой не было постоянно; по неправильным прыжкам и походке на поверхности Луны, где вес уменьшается в 6 раз, по отсутствию надлежащего скафандра, по отсутствию надлежащей защиты корпуса КА от излучений; по отсутствию учета влияния солнечных вспышек в зоне, где нет магнитного поля и нет защиты от ионизирующего излучения, по фэйкам лунного грунта, по отсутствию расчетов воздействия смертельных излучений от солнечных вспышек в зоне отсутствия защитного магнитного поля, по отсутствию в американских лунных образцах неокисляемого железа, по исследованиям советскими «Зондами» солнечных вспышек, по исследованиям и расчетам, сделанными автором, Александром Матанцевым, с учетом влияния смертельных доз от солнечных вспышек классов М и С, которых много
– по всему этому однозначно следует, что американцы никогда не высаживались и не ходили на поверхности Луны!! Единственно, что можно допустить, это облет Земли по постоянной орбите.
Теперь послушайте, что было на самом деле, какую информацию дают наши официальные структуры в последние годы, после рассекречивания информации о космонавтике»: «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. Эта информация опубликована в работе [128] 1 марта 2019 года. Советские КА «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. Нужен был корабль с усиленной защитой от радиации, который не смог бы отправить «Протон». 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».
Российские ученые реально подошли к вопросам изучения радиационных зон, которые теперь называют, зонами Ван Аллена.
Автор хотел бы отметить работы пяти ведущих институтовпо вопросам изучения зон Ван Аллена и зон вокруг Луны. Причем эти работы во многом являются ведущим и первыми в мире. Приоритет, по-прежнему принадлежит России в этих вопросах.
Итак, назовем пять ведущих институтов, работы которых будут использованы в дальнейших главах.
1.ИКИ РАН
В дальнейших главах будут использованы труды Иннокентия Петровича Безродных из ИКИ РАН под названием:
– «Факторы космического пространства, влияющие на исследования и освоение Луны» [71];
– «Космическая радиация – основная угроза при космических полетах» [72].
Кроме того, будут использованы труды члена-корреспондента РАН, директора Института космических исследований (ИКИ) Анатолия Алексеевича Петруковича. В ходе экспериментальных исследований он получил ряд важных результатов:
– определена динамика структуры бесстолкновительной плазмы;
– разработана модель зондовых измерений переменных электрических токов в околоземной плазме;
– открыт и изучен ряд новых глобальных эффектов и структур в магнитосфере Земли;
– разработан ряд оригинальных методов прогноза геомагнитной активности.
Особый интерес представляет труд под редакцией А. А. Петруковича «Солнечно-земные связи и космическая погода» [74]. Авторами являются: А. А. Петрукович, А. В. Белов, Т. К. Бреус, М. Г. Дёминов, А. В. Дмитриев, А. Н. Зайцев, А. А. Криволуцкий, В. Н. Обридко, В. М. Петров, С. А. Пулинец, О. М. Распопов, А. Б. Струминский, Ю. А. Наговицын, Л. Д. Трищенко, О. А. Трошичев.
2.Корпорация ВНИИЭМ
В дальнейших главах будут использованы труды авторов: И. П. Безродных, А. П. Тютнева, В. Т. Семенова «Радиационные эффекты в космосе. Часть 1. Радиация в околоземном космическом пространстве» [73].
3.НИИЯФ имени Д. В. Скобельцына, МГУ
Заслуживает внимания работа И. В. Гецелева, М. В. Подзолко (НИИЯФ МГУ), И. П. Безродных, В. Т. Семенов, В. М. Фадеев, В. П. Ходненко (ФГУП «НПП ВНИИЭМ») «Влияние ионизирующих излучений в околоземном пространстве на КА „Метеор-М“ №1» [76].
4.СО РАН
Интересна работа авторов А. В. Боровика, А. А. Жданова (Институт солнечно-земной физики СО РАН). «Статистические исследования солнечных вспышек малой мощности». «Солнечно-земная физика». 2017. Т. 3, №1 [75].
5.ИЯИ РАН, Москва
Заслуживает внимания работа Н. В. Кузнецов, Р. А. Ныммик, М. И. Панасюк (НИИЯФ имени Д. В. Скобельцына, МГУ), А. Н. Денисов, Н. М. Соболевский (ИЯИ РАН, Москва). Оценка радиационного риска для космонавтов на Луне. Космические исследования, 2012, том 50, №3, с. 224—228 [79].
Часть 6. Сравнение доз облучения в зонах Ван Аллена, полученных отечественными учеными из ИКИ и ВНИИЭМ и американскими из НАСА
Автор, Александр Матанцев, провел сравнение данных по дозам облучения в радиационных зонах Ван Аллена по российским лучшим данным из ИКИ и ВНИИЭМ и американским из НАСА.
НАСА по завершении программы «Аполлон» опубликовало данные о поглощённых дозах радиации, полученных астронавтами в ходе полётов ПКА «Аполлон» [22]:
Аполлон-11 – 0,18 рад;
Аполлон-12 – 0,58 рад;
Аполлон-13 – 0,24 рад;
Аполлон-14 – 1,14 рад;
