Учёный ИМБП РАН проанализировал степень радиационного воздействия на космонавтов МКС
Главный научный сотрудник Института медико-биологических исследований Российской академии наук (ИМБП РАН) Митрикас Виктор Георгиевич проанализировал степень радиационного воздействия на различные органы и ткани космонавтов МКС, посещавших станцию в период с 2001 по 2021 год. Согласно результатам, за 20 лет ни в одном космическом полёте не были превышены установленные нормативы обеспечения радиационной безопасности.
Пресс-служба ИМБП РАН передала в распоряжение информационной службы Хабра материалы исследования. Согласно научной работе, данные собирались на датчики, установленные в специальном роботе (торсовом фантоме), и на личные дозиметры космонавтов. Внутри фантома установлен набор датчиков, собирающих различные данные для моделирования воздействия среды на различные органы человека. Робот находился в трёх местах внутри служебного модуля МКС: рабочий отсек большого диаметра (РОБД), рабочий отсек малого диаметра (РОМД) и каюта левого борта (КЛБ).
Фотография торсового фантома, сделанная во время 12-й экспедиции МКС. Фото: НАСА
Торсовый фантом на борту МКС 4 мая 2010 года. Фото: НАСА
В случае с космонавтами, в измерениях использовались личные дозиметры ИД3-МКС на основе термолюминесцентных стёкол. Однако устройства позволяют контролировать только поглощённую дозу радиационного воздействия на кожу космонавтов. Экипаж должен носить дозиметры постоянно, при этом, как показывает анализ замеров, не все космонавты следовали этому правилу. Это хорошо видно по сравнительной таблице, представленной ниже.
Судя по существенной разнице в показателях, космонавты 1, 3, 4, 12, 13, 20 и 23 не носили постоянно индивидуальные дозиметры. Они могли оставлять их в каких-нибудь отсеках МКС. В частности, в функционально-грузовом блоке (ФГБ) мощность поглощённой дозы в среднем составляет 66% от мощности поглощённой дозы в РОБД. Также у космонавтов 5, 40, 41, 62, 63, 64 и 65 расчётное значение поглощённой дозы меньше экспериментальных значений, что может быть связано с преимущественным пребыванием этих членов экипажа в малых модулях, где мощность поглощенной дозы в среднем на 40–45% больше, чем в РОБД. Иногда разница в дозах достигала значений 90–130%. Также они могли оставлять дозиметры в «Союзе», где защита от радиации слабее, чем в МКС. В зависимости от размещения дозиметра, мощность поглощённой дозы составляет 160–245% мощности дозы в РОБД.
Значения существенно зависели от продолжительности космического полёта и фазы цикла солнечной активности (в среднем космонавты пребывают на МКС около 10 суток). Также нужно было учитывать индивидуальный график каждого участника полёта и время посещения модулей. Например, в японском модуле «Кибо» среднесуточная мощность поглощённой дозы в 1,5–1,6 раза выше, чем в служебном модуле. В российских малых модулях этот показатель в 1,2–1,5 раза больше, чем в служебном модуле. В ФГБ и американском модуле «Гармония» он составляет 0,6–0,8 от мощности в служебном модуле. Если не учитывать эти расхождения, использование средних характеристик может привести к критическим погрешностям в оценках уровней радиационного воздействия на членов экипажа.
В расчётах учтена и разница в дозах, получаемых при пребывании на станции, проведении работ в открытом космосе и сближении пилотируемого транспортного корабля с МКС. Но эти работы составляют доли процентов от общей продолжительности экспедиции. Также принимались во внимание солнечные протонные события (СПС), при этом Виктор Георгиевич отметил, что ни в одной из 66 экспедиций на МКС вклад протонов СПС не превысил 1%. Только в 5 экспедициях он был больше 0,5%.
Согласно стандартному режиму труда и отдыха космонавтов, с 21.30 (по полётному времени) до 6.00 экипаж находится в КЛБ, в остальное время — в основном в РОБД и РОМД. Для работ по смене экипажа, стыковки грузовых кораблей и проведения внекорабельной деятельности выделяется дополнительное время. Основываясь на графике, было проведено два вида расчётов. В первом поглощаемая доза в КЛБ определялась только в ночное время, в РОБД и РОМД — только в дневное время. Во втором варианте результирующая доза равнялась сумме суточных доз в каждом месте пребывания, делённой на три.
Согласно результатам исследования, за 20 лет полётов на МКС ни в одной экспедиции не были превышены установленные нормативы обеспечения радиационной безопасности. Для полёта продолжительностью 30 суток предельная доза радиального излучения составляет 150 мЗв (миллизиверт), для годичного полёта — 300 мЗв. Для промежуточной длительности полёта используется линейная интерполяция.
В таблице ниже указаны результаты расчётов эффективной дозы и эквивалентных доз на КЖ (кожу), ХГ (хрусталик глаза) и КТС (кроветворная система). Как указано в работе, расчёты изначально производились для РКК «Энергия», но в итоге оказались не нужны, поскольку санитарноэпидемиологический надзор при подготовке и проведении космических полётов был переложен на Федеральное медико-биологическое агентство (ФМБА). При этом автор указывает, что ему неизвестно о поступлении запросов со стороны ФМБА на расчёты об эффективных дозах, полученных космонавтами.
Полный текст работы опубликован в журнале «Авиакосмическая и экологическая медицина» в статье «Эффективные дозы российских участников основных экспедиций на МКС», Т. 56. № 4. С. 21–26. DOI: 10.21687/0233–528X-2022–56–4–21–26
