Радиационная обстановка.

новая дискуссия Статья  1.069

Радиационные пояса открыли не на кончике пера или с Земли, а первые космические аппараты проводившие прямые измерения радиации и рентгеновского излучения от солнечных вспышек. С Земли мешала атмосфера, но космическая и галактическая радиация исследовалась до космических полетов с помощью стратостатов. (См. например Академик Сергей Николаевич Вернов: к 100-летию со дня рождения. http://lib.sinp.msu.ru/static/tutorials/117_Vernov.pdf)

Радиометр в то время можно сказать второй (а скорее даже первый) прибор после фотоаппарата. И наши, и американцы проводили измерения  очень интенсивно при первых полетах спутников и КА.

Сами же радиационные пояса названы в честь Ван Алена (американский исследователь) так как он один из первых проанализировал измерения радиации спутниками в 1958 году. Человек года по версии журнала Times (1960).

Первое измерение радиации на низкой орбите, вообще были проведены сразу: нашим вторым спутником Спутник-2. (1957)
Вернов С.Н., Григоров Н.Л., Логачев Ю.И., Чудаков А.Е. Измерение космического излучения на 2-ом искусственном спутнике Земли. Докл. АН СССР, 1958, т. 120, 6, с. 1231-1233
С.Н. Вернов, А.Е. Чудаков «Исследования космических лучей и земного корпускулярного излучения при полетах ракет и спутников» 70 585–619 (1960)
Содержание: Аппаратура. Внешняя зона земного корпускулярного излучения. Внутренняя зона высокой интенсивности ЗКИ. Излучения вне магнитного поля Земли. Анализ полученных данных и возможные гипотезы происхождения ЗКИ.
http://ufn.ru/ru/articles/1960/4/b/
Мемуары
Академик Сергей Николаевич Вернов: к 100-летию со дня рождения.
О запусках советских спутников изучавших радиацию.
http://lib.sinp.msu.ru/static/tutorials/117_Vernov.pdf

Около Земли:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Радиационный_пояс
https://ru.wikipedia.org/wiki/Эксплорер-1 (1958)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Эксплорер-3 (1958)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Эксплорер-4 (1958)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Спутник-3 (1958) Подтверждение поясов
И т.д (в том числе военные)
http://rammb.cira.colostate.edu/dev/hillger/solar-observing.htm

Серия ИСЗ "Космос" (с 1962)
http://www.sovkos.ru/cosmicheskie-apparaty/sputnik-kosmos.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрон_(космический_аппарат) (1964)
Серия из четырёх советских искусственных спутников Земли

Ежеминутные данные с 1967 года NASA
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/datasetDisplay.do?id=SOUV-00001
Solar X-ray and Ultraviolet Data from SOLRAD Space Missions 1960 - 1973 (описание)
SOLRAD 8 (1965)
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=1965-093A (описание)
С 1968 (данные)
http://www.ngdc.noaa.gov/stp/space-weather/solar-data/solar-features/solar-flares/x-rays/solrad/

Серия ИСЗ "Интеркосмос" (с 1969)
http://www.sovkos.ru/cosmicheskie-apparaty/sputnik-interkosmos.html

По программе Джемини около Земли:
https://ru.wikipedia.org/wiki/ Джемини-11 1368,9 км, (1966 год)
2 витка через нижние слои радиационного пояса (42 обычных, выход в открытый космос). Одна из исследовательских программ: синергетический эффект радиации и невесомости (белые кровяные клетки и споры грибков) Не считая дозиметрии в нескольких точках разными типами дозиметров Радиационные исследования по всей программе Джемини:
Radiation dosimetry for the gemini program

На трассе к Луне:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Пионер-3 (1958)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Пионер-4 (1959)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Лунар_орбитер-2 (1966)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Лунар_орбитер-3 (1966)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Луна-1 (1959) (первоначально "Мечта", так как хотели врезаться, но не получилось)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Луна-2 (1959)
https://en.wikipedia.org/wiki/Luna_2#Van_Allen_Radiation_Belt
https://ru.wikipedia.org/wiki/Зонд-3 (1965)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Луна-9 (1966)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Луна-10 (1966)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Луна-11 (1966) https://ru.wikipedia.org/wiki/Эксплорер-35 (1967) и так далее

На поверхности Луны:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Луна-9 (1966)

 Вот ежегодник БСЭ за 1967 год:
Цитата
Результаты измерений, проводимых с помощью установленных на станции «Луна-9» газоразрядных счетчиков, показали, что на участке полета между Землей и Луной интенсивность излучения превышает интенсивность излучения на поверхности Луны в 1,58 раза. Когда АЛС находится на поверхности, Луна экранирует счетчик излучения практически в половине телесного угла, и при отсутствии добавочного излучения уменьшение должно бы быть в два раза. Наблюдаемое избыточное излучение, составляющее 26% от половины интенсивности первичных космических лучей, обусловлено радиоактивностью лунной поверхности и вторичными частицами (частицами альбедо Луны), образованными первичными при взаимодействии с поверхностью и летящими в направлении от Луны. Большую часть добавочного излучения составляют частицы альбедо Луны, поэтому наиболее вероятная оценка величины радиоактивности лунной поверхности приводит к значениям радиоактивности на Луне, близким к значениям радиоактивности на Земле.

http://epizodsspace.airbase.ru…67/67.html


https://ru.wikipedia.org/wiki/Сервейер-5 (1967)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Сервейер-6 (1967) (кстати, первый в истории запуск произведенный с поверхности Луны)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Сервейер-7

Дальнейшие исследования:
Нашими автоматически космическими аппаратами проводились не только прямое измерения радиации, но и суммарно накопленной биологическим материалом на трассах к Луне и обратно.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Зонд_(космическая_программа)
https://en.wikipedia.org/wiki/Zond_5 (1968)
https://en.wikipedia.org/wiki/Zond_7 (1969)
Вот здесь описано как проводилось измерение накопленной радиации у нас: http://glav.su/forum/1-misc/682/3859029-message/#message3859029
Л. Смиреный, "Фантом против радиации", "Науки и жизнь" 7, 2005

Специалисты пришли к выводу: "При отсутствии солнечных вспышек радиация на этой трассе полета не страшна"
Автором является не просто журналист из маргинальных сайтов и уже тем более не маргинальный исследователь.
Смиренный Лев Николаевич
http://www.astronaut.ru/as_rusia/imbp/text/smirenny.htm?reload_coolmenus
Имеет научные регалии, стаж по профильной деятельности: исследовал радиацию на наших первых подводных лодках, а также совершил 34 полета самолёта Ту-95М с ядерным двигателем.

Современные исследования

для будущих полетов к Луне, для разработки КА и их защиты от радиации.
Вот статья и выдержки из нее от других наших ученых
"Вопросы электромеханики", "Радиационные нагрузки на космические аппараты при выводе их на межпланетную траектории в период минимума солнечной активности" 2013 года




Количество солнечных вспышек за 11-летний цикл  солнечной  активности составляет величину порядка нескольких десятков тысяч. В период максимума солнечной активности солнечные вспышки могут происходить  очень часто, интервал между  отдельными  вспышками  может быть менее  2  ч [12].

Большинство солнечных вспышек сопровождается потоками частиц солнечных космических лучей с энергиями менее 1 МэВ.
В максимуме активности Солнца в среднем возможна одна вспышка в неделю с  потоками частиц СКЛ, 
максимальная энергия которых для ядер химических элементов может достигать 10 МэВ/нуклон и 
для электронов – 1 МэВ. Такие  слабые  солнечные вспышки не  представляют радиационной опасности для КА.  

Небольшую опасность представляют солнечные вспышки  средней мощности. В  период высокой солнечной активности обычно происходит одна такая вспышка в месяц с максимальной энергией частиц СКЛ около 100 МэВ/нуклон для ядер и около  нескольких МэВ для электронов. Полный пробег протонов  с энергией 100 МэВ  в алюминии составляет  около  10 г/см2, а  полный пробег  электронов с энергией 3 МэВ  около 2 г/см2 [13].

Для космических  полётов  более опасны  мощные вспышки, которые могут происходить  в среднем один раз в год, максимальная энергия частиц СКЛ в таких вспышках  около  1 ГэВ/нуклон для ядер и несколько десятков МэВ для электронов. Полный пробег протонов с энергией  1 ГэВ в алюминии около 400 г/см2, полный пробег электронов с энергией 40 МэВ около 20 г/см2.

Наибольшую опасность для космических полётов  представляют сверхмощные солнечные вспышки,  за весь 11-летний цикл активности Солнца  их  может  быть  не более трёх. 
Максимальная энергия частиц СКЛ в таких вспышках достигает  10 ГэВ/нуклон для ядер и 100 МэВ для электронов.  Такие вспышки обычно происходят спустя три, четыре года после максимума солнечной активности.




Это отраслевой журнал «Научно-производственной корпорации «Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы» имени А.Г. Иосифьяна» (АО «Корпорация «ВНИИЭМ»)

ЦитатаВывод: При толщине экрана более 3 г/см2 полёты к Луне могут происходить при любой радиационной обстановке внутри магнитосферы и даже в периоды умеренных потоков космических лучей от солнечных вспышек.

У Apollo, напомню , защита была не менее 7.5 г/см2




http://www.cosmic-rays.ru/articles/Luna/S2012_Luna.pdf
"при уровне радиационного риска 3% прогнозируемая длительность пребывания человека на поверхности Луны не должна превышать полутора месяцев во время максимума солнечной активности и превышает 1 год во время минимума солнечной активности, если при этом персонал защищен алюминиевым экраном толщиной 10 г/см2"


А вот из 1971 года
Газенко О. Г., Антипов В. В., Парфенов Г. П. Результаты биологических исследований, выполненных на станциях «Зонд-5», «Зонд-6» и «Зонд-7» // Космические исследования. — 1971. — Т. 9, вып. 4. — С. 601—608.

http://forums.airbase.ru/2017/06/t55634_2--radiatsiya-na-lune-ssylki.8370.html#p3968544




Из сообщения по ссылке OlegK выцепил фотографии (сканами это, конечно, сложно назвать, но расшифровать текст можно)

---

Ссылки на материалы:

http://lurkmore.to/%…1.82.D0.B8


[В разделе "Лучи смерти" проводится разбор аргументов от опровергателей полетов]
....

Подводя итог в теме про лучи смерти, нужно напомнить простые вещи:

• Радиация в космосе есть
  


• Радиационный фон в космосе распределён сильно неравномерно. Как по пространству (радиационные пояса), так и по времени (вспышки на Солнце).
  


• Не всё, но многое зависит от накопленной дозы, которая зависит как от фона, так и от времени нахождения в этом фоне.
  

Радиация — это проблема для космических полётов. Но в первую очередь для длительных полётов, а не краткосрочных, к которым относятся прогулки американцев по Луне. Во-первых, чем дольше мы находимся в космосе, тем бо́льшую соберём дозу. Менее очевидно то, что краткосрочный полёт может пройти мимо всяких вспышек и протонных штормов, как это произошло с 16-м и 17-м «Аполлонами», которые разминулись с протонным штормом августа 1972 года. А при длительном полёте астронавты-космонавты со временем таки соберут всю эту хрень


http://www.skeptik.n…#radiation

Radiation protection for human missions to the Moon and Mars. NASA technical paper 3079, February 1991, by Lisa C. Simonsen and John E. Nealy.

Apollo Experience Report - Protection from Radiation. NASA Technical Note TN D-7080, March 1973 by Robert A. English, Richard E. Benson, J. Vernon Bailey, and Charles M. Barnes.
https://www.hq.nasa.gov/alsj/tnD7080RadProtect.pdf



Radiation protection and instrumentation. Biomedical Results of Apollo, Section II, Chapter 3, by J. Vernon Bailey.

Apollo 16 Cosmic Ray Detector:
http://www.lpi.usra.edu/lunar/missions/apollo/apollo_16/experiments/crd/


Разнообразными датчиками радиации оборудовались, разумеется, беспилотные аппараты, летавшие до Аполлонов, Сервееры и проч. 
Alpha radioactivity of the lunar surface at the landing sites of Surveyors 5, 6, and 7
Anthony L. Turkevich,  James H. Patterson,  Ernest J. Franzgrote,  Kenneth P. Sowinski,  Thanasis E. Economou
Science  27 Mar 1970:
(Abstract) (PDF)

Про измерения непосредственно на поверхности Луны астронавтами смотрите про соответствующее оборудование в составе ALSEP.
https://www.hq.nasa.gov/alsj/HamishALSEP.html
Solar Wind Spectrometer 
Lunar Dust Detector

Входе полета:
Van Allen belt dosimeter (VABD), nuclear-particle-detection system (NPDS), на каждого члена экипажа для контроля накопленной дозы по personal  radiation dosimeter (PRD) и по три пассивных дозиметра, плюс портативный radiation-survey meter (RSM) для непосредственного измерения уровней излучения.

На Земле работала система мониторинга за солнечной активностью Solar Particle Alert Network (SPAN).
На орбите SOLRAD с передачей данных в реальном времени с 1965 года, на основе которых прогнозировались солнечные вспышки. 


Доклад 1971 НАСА с обширными списком литературы по теме конструирования аппаратов в свете защиты от радиации.
https://ntrs.nasa.gov/archive/…015599.pdf
Как тестировали, что рассчитывали и сравнивали на Genimi, Apollo 4,  Apollo 6

Radiation Protection for Lunar Mission Scenarios
https://ntrs.nasa.gov/archive/…215115.pdf

Radiation shielding. Turner R. https://three.jsc.nasa.gov/art…g81109.pdf. Date posted: 08/11/2009
Space suits are generally considered to have thicknesses of a fraction to a few g/cm2 . Thin spacecraft, such as the Apollo lunar lander, had average thickness on the order of a few g/cm2 .
The Apollo command module had a nominal thickness on the order of ten g/cm2 . The space shuttle and ISS nominal thickness is on the order of tens of g/cm2 . 


Визуальные эффекты:
https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_ray_visual_phenomena
https://astrobob.areavoices.com/2014/07/14/revisiting-apollo-cosmic-rays-buzz-buzz-aldrins-eyes/

Ответы на вопросы, что такое космическая радиация:
https://www.nasa.gov/pdf/284273main_Radiation_HS_Mod1.pdf

Изучение НАСА следов на пленках
"The Effects of Space Radiation on Flight Film"
NASA https://ston.jsc.nasa.gov/collections/trs/_techrep/CR188427.pdf

"Apollo and the Van Allen Belts" Robert A. Braeunig
http://www.braeunig.us/apollo/VABraddose.htm

Письмо и ответ Ван Аллена



http://s019.radikal.…061ba7.gif



http://s016.radikal.…a3506a.png






А. Е. Шилов и соавторы, "Радиационные условия для высокоорбитальных космических аппаратов в период максимума солнечной активности". 
- оценка накопленной дозы на орбите КА "Глонасс" (почти круговая орбита, высота ~19000 км, наклонение 65°).
~1000 рад/год в максимуме солнечной активности для экрана 5 г/см^2, хотя аппараты на каждом витке дважды пересекают плоскость геомагнитного экватора на расстоянии L~4  от центра Земли, где поток электронов близок к максимуму.  
Заметим, что эти цифры неплохо согласуются и с графиком из книги Гецелева. Там для L=4 дается оценка ~3 рад/сутки. 
И.В. Гецелева и соавторов "Радиационная обстановка на борту космических аппаратов", 2001.
via vsvor http://www.balancer.ru/g/p4324407

Ссылки про радиацию на airbase
http://forums.airbas…sylki.html
http://forums.airbas…-lune.html


Слайд из лекции В. Сурдина "Всё о Марсе." 30:45
https://youtu.be/I5jgwSwtO4k?t=1843

Вопрос сравнения степени защиты микросхем и людей.

Про  квазистационарные пояса (BomBarDir)
https://glav.su/foru…age4669433

Про эффективность защиты во время перелета путем ориентации КА (на примере измерений "Розетты") 
(Alexxey) https://glav.su/foru…age4700501

"Разбор ошибок Олейника (ligaspace) при расчете радиации в поясах Ван Аллена"
- http://forums.airbase.ru/2017/01/t91736--razbor-oshibok-olejnika-ligaspace-pri-raschete-radiatsii-v-p.8443.html
- Alexxey Про критику расчета траекторий
-  "Подано заявление на патент Маховое колесо Олейника с новым принципом субсветового космического двигателя."
http://ligaspace.my1…-01-05-624
(Это право каждого, кого читать. Алферова. Камарина, Чертока, советских ученых или же питаться кормежкой от научных фриков)
- Траектории


Сравнение с траекторией Орион при его испытательном полете EFT-1:

Alexxey

https://glav.su/foru…age4658349
https://glav.su/foru…age4659882

http://ston.jsc.nasa…218575.pdf

EFT-1, из которой видно, например, что максимум интенсивности внутреннего РП на высотах 3-4 тыс.км аппарат при снижении пересекает в экваториальных широтах над Индонезией. Даже специально так и сказано: 
"The Exploration Flight Test 1 (EFT-1) mission presented a unique opportunity
to design, build, and test a space radiation detector utilizing the Timepix
read-out chip technology [3–5]. ... While a unique opportunity, the EFT-1 flight presented
challenges not typically encountered when integrating radiation detectors in
vehicles intended for human use."

Что до выбора конкретно такой траектории в тестовом полёте EFT-1, наверняка на её выбор повлиял целый комплекс факторов, вплоть до удобства наземного сопровождения, например. Не говоря уже о том, что испытания в более жёстких условиях, нежели штатные — абсолютно нормальная практика.

• -0.01 / 8