Введение к работе
Актуальность проблемы. Широкое использование современной авиации привело к тому, что большое количество людей поднимаются на высоты порядка 10 и более километров, подвергаясь воздействию повышенных уровней облучения. В атмосфере источниками радиационной опасности является излучение внеземного происхождения, называемое космическим излучением и излучение искусственного происхождения. Космическое излучение является основным фактором, определяющим радиационную обстановку и уровни радиационного воздействия ионизирующих излучений на экипажи и пассажиров летательных аппаратов на высотах более 8 км, т.к. при полетах на этих высотах люди частично лишаются естественной защиты от воздействия космической радиации в виде слоя воздуха земной атмосферы. На высотах крейсерского полета дозвуковых самолетов толщина этой воздушной защиты составляет всего 260-190 г/см2, т.е. примерно 20-25 процентов от защитного слоя атмосферы на уровне земли (1030 г/см2); еще меньше толщина защитного слоя воздуха на высотах полетов сверхзвуковых самолетов, составляющая 140-150 г/см", т.е. приблизительно 14-15 процентов от толщины слоя атмосферы на земной поверхности.
Искусственные источники радиационной опасности в атмосфере связаны с загрязнением воздуха радиационными веществами, которые поступают в атмосферу при испытаниях ядерного оружия в атмосфере Земли, когда имеют место прорывы и свищи, при авариях и выбросах предприятий атомной промышленности и энергетики, при авариях спутников с силовыми и энергетическими ядерными установками.
Воздействие ионизирующего излучения на людей во время полетов, т.е. дополнительная, по сравнению с наземными условиями, лозовая нагрузка, может приводить к появлению неблагоприятных последствий для
здоровья, что заставляет пршпшать меры по обеспечению безопасности полетов.
В работе рассматривается круг вопросов, связанных с обеспечением радиационной безопасности летательных аппаратов, чем объясняется актуальность и выбор темы настоящего исследования.
Целью исследования является изучение вклада различных компонент космического излучения, ответственных за радиационную обстановку на различных высотах атмосферы Земли и околоземном космическом пространстве.
Объект исследования: воздействие космического излучения на различные летательные аппараты, используемые человечеством в качестве транспорта.
Предмет исследования: первичное космическое излучение, его химический состав, изменения во времени, прохождения космического излучения через атмосферу Земли и его воздействие на экипажи и пассажиров, находящихся в самолетах и других летательных аппаратах.
Задача исследования: исследовать физические механизмы модуляции галактического космического излучения в гслиомагнитосфере, генерацию и распространение солнечных космических лучей, взаимодействие первичного космического излучения в диапазоне энергии 10б-11)" зВ с ядрами атомов в атмосфере Земли; определить энергетические спектры, интегральные потоки протонов, электронов, мюонов, нейтронов и их изменение во времени на различных глубинах атмосферы Земли; установить взаимодействие вторичного и на больших высотах первичного космического излучения с летательными аппаратами и воздействие данного излучения на экипажи и пассажиров, находящихся в самолетах, и других летательных аппаратах.
Методологической основой исследования являются использование теоретических и зксперимеіггальньїх достижений в области ядерной физики, физики космического излучения, космофизики и астрофизики.
Теоретическую основу исследования составляют работы известных ученых мира, внесших существенный вклад в развіггие фюикн космических излучений: И.Н. Топтыгина, В.Л. Гинзбурга, Л.И. Дормана, Дж. Симпсона, СМ. Вернова, B.C. Мурзина, СИ. Сыроватского, В.Р. Вебера, Б.А. Тверского, Э. Ферми, А.Р. Лингенфельтера, С. Хаякааа, F.B. Мс Donald, В. Klecer, J.R. Jokipi, Dg. Adams, A.J. Tulka.
Ведущая идея исследования: воздействие естественного и искусственного излучения на летательные аппараты, экипажи и пассажиров, находящихся в них.
Базой опытно - экспериментальной и теоретической основ являются работы отдела физики космоса и радиационной физики НИИ ЭТФ КазГУ им. аль-Фараби, кафедра физики космоса и радиационной физики КазГУ им. аль-Фараби, кафедра общей физики и теоретической физики Кокше-тауского университета им. Ш. Уалиханова, мировая сеть данных непрерывных регистрации космического излучения на поверхности Земли, в стратосфере, в гео- и гелиомапштосферах (мировые центры данных: Москва, Вашингтон и Токио).
Этапы исследования.
Первый этап (1972-1979 г.г.) посвящен теоретическому исследованию проблемы модуляции космического излучения в гелиомагнитосфере, геомагнитосфере и околоземном космическом пространстве.
Второй этап (1980-1990 г.г.) посвящен изучению прохождения космического излучения через атмосферу Земли, исследованию энергетических
спектров различных компонент интенсивности космического излучения на различных глубинах атмосферы Земли и их временных вариаций.
На завершающем этапе (1991-1997 г.г.) проведена работа по изучению взаимодействия космического излучения на персонал и пассажиров, находящихся в летательных аппаратах и определению уровней доз радиации в космическом пространстве и в самолетах.
Научная новизна проведенного исследования заключается в том, что на основе комплексного изучения впервые проведено исследование воздействия естественного и искусственного космического излучения на авиапассажиров и экипажи самолетов и других летательных аппаратов.
Достоверность проведенных теоретических расчетов прохождения первичного космического излучения через атмосферу Земли, численное моделирование физических процессов в космосе подтверждены рядом экспериментальных и теоретических работ других авторов.
Теоретическая 1 экспериментальная значимость проведенных исследований состоит в определенны энергетических и пространственно-временных распределений полей ионизирующих излучений на высотах полетов самолетов и других летательных аппаратов, а также связи между критическими явлениями в космическом іфостранствє и радиадионно- опасными событиями в стратосфере.
Практическая значимость проведенных исследований заключается в том, что полученные теоретические разработки и экспериментальные результаты позволили провести измерения дозовых характеристик в космическом пространстве и на бортах летательных аппаратов по оценке уровней доз облучения экипажей и пассажиров в экстремальных условиях полета, а полученные результаты направлены в международное агентство по гражданской авиации.
