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宇航员怎样进行辐射防护

打印该页    发布时间:2013-10-18   来自:个人剂量仪   作者:测氡仪

 以往人们认为,只有那些正在分裂的细胞容易受到辐射损伤。但最近美国在研究中发现,处于休眠状态、很少分裂的海马体中的干细胞,也是对空间辐射最敏感的细胞。那么,应如何看待空间辐射?应怎样对各种航天器的飞行员、乘务员采取保护措施?
  1.关注空间辐射
  目前世界各国对空间辐射均十分关注。美国航宇局正在研制模拟太空辐射环境的设备及从分子和细胞水平分析辐射的生物效应。欧盟及日本也相继建立了大型加速器装置,用于进行辐射生物学和防护的研究。我国的载人航天计划中也有防护技术研究项目。这是因为――  
  2.空间辐射危害健康
  空间辐射可以使生物体中的很多活性物质,特别是生物大分子受到损伤。其损伤途径主要有两种:一是直接作用,通过辐射的电离和激发作用,使活性物质受损;二是间接作用,通过辐射活性物质中的其他分子或原子(特别是水分子),使之产生自由基,进而使活性物质受损。

  当发生单链突变时,DNA可以通过酶的作用自行修复。如果DNA发生了双链突变(如双链断裂),就很难正确重建,甚至会出现错误的修复,导致基因突变。

  上述变化引起的两种后果为:一是细胞死亡,特别是精原细胞、卵母细胞和小淋巴腺细胞等;二是细胞变异,异常增殖,转变成恶性细胞。如果细胞变异发生在生殖细胞,就可以将错误信息传给后代,引起遗传性疾病。
  大量实验证实,质子(尤其是重离子)极易引起DNA双链断裂。当辐射引起的DNA损伤伴有染色体数目或结构改变时,就可以产生染色体畸变。其中质子、重离子的致染色体畸变效应远大于γ或X射线。因为重离子的原子序数一般大于2,能量都在40兆电子伏特/核子以上。这样的能量足以穿透1毫米厚的航天服和航天器的一般屏蔽。同时,重离子拥有极高的传能线密度,在穿过活细胞时,不但能产生强烈的电离作用,还能沿路杀伤细胞,其自身还会沿路产生核崩裂,引起次级高能射线,从而多次、成群地破坏细胞或细胞核。最近美国的一项研究表明,不仅是正在分裂的细胞,大脑干细胞对重离子也极为敏感。而――
  3.航天员是高危人群
  既然空间辐射只存在于星际间或距离地面数千公里高度的空间,那么,空间辐射的高风险人群就主要是各种航天器的乘员。在国际空间站上生活的航天员由于没有地球磁场的屏蔽作用并长期生活在太空,其所受的辐射总量远远超过在地球表面时的水平。此外,飞机乘员也能接触微量的空间辐射。例如,当发生太阳质子爆发事件时,对跨越极地地区在高纬度地区飞行的超音速飞机可造成一定程度的辐射。

  4防护办法有哪些
由于在国际空间站上生活的航天员没有地球磁场的屏蔽作用及长期生活在太空,因此在国际空间站上,辐射防护研究是一个长期的课题。目前美国航宇局顾问组制定了航天员辐射剂量个人耐受极限值。只有确保国际空间站上的航天员所受到的辐射量在标准耐受范围内,才能为将来火星探险计划中的防辐射系统打下基础。

  由于空间电离辐射的能量很高,目前单纯依靠工程技术完全屏蔽空间电离辐射是不太可能的。因此,空间辐射防护的目的是尽量减少航天员接受的辐射量。目前普遍采用的方法是增加舱壁的厚度,以降低舱内的辐射剂量。但增加舱体质量厚度不仅代价非常高,而且在航天器上增加过多的载荷也是不可能的。因此,还要采取以下一些措施:

  1.观测太阳活动。地面天文台站需不间断地实时进行太阳活动观测,并将观测和近期预报结果提供给地面指挥中心。

  2.进行危险性分析,提出干预措施。

  3.选择合适的发射时间。在低地轨道飞行时,发射时间的选择不是很重要;但在登月飞行或登陆火星飞行时,就需要尽量选择太阳活动低年进行发射飞船。

  4.在飞行期间进行实时监测。

  5.装备个人测量仪。使航天员能及时了解个人接收辐射量的信息。

  6.使用药物。实验证明,某些药物具有减轻辐射损伤的作用。

  小知识

  什么是空间辐射

  主要由三部分组成:银河宇宙线、太阳宇宙线和地球辐射带。其他还有电磁辐射,如紫外线、高能Υ-量子、X射线、低能粒子流等。它们是在太阳爆发、超新星爆炸及地球磁场作用等过程中形成的,存在于距离地面数千公里以上的星际空间,不存在于地面。

  什么是核辐射

  核辐射是指原子核反应时释放出的粒子、β射线、X射线以及Υ射线等,主要存在于核反应堆或原子弹爆炸过程、天然放射性核素的自发衰变过程中,因此可存在于地面甚至土壤中。

  什么是电磁辐射

  电磁波是由不同波长的电波、光波等组成的合成波,如无线电波、光波、紫外线、可见光、红外线、超短波和长波。在绝对温度零度以上,自然界中的一切物体都会以电磁波的形式不停地向外传送热量,这种传递能量的方式就叫做电磁辐射。任何电器(如电视、手机等)都会产生电磁辐射。
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