авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Радиационные нагрузки на космонавта при внекорабельной деятельности в скафандре орлан-м на низких околоземных орбитах

-- [ Страница 3 ] --

Для оценки радиационных нагрузок на различные участки тела космонавта рассматривались два предельных случая ориентации тела космонавта при ВКД: лицом на запад и лицом на восток. Для расчетов использовались ФЭ, определенные для переднего и заднего полупространства скафандра, а также спектры захваченных протонов, приходящих с запада и с востока. При расчете эффект дополнительного экранирования телом станции не учитывался. Отношение доз для выбранных представительных точек тела космонавта при ориентации «лицом на запад» и «лицом на восток» – H(Запад)/H(Восток) – для минимума и максимума СА представлено на Рис. 10.

Рис. 10. Отношение доз для выбранных представительных точек тела космонавта при ориентации «лицом на запад» и «лицом на восток» H(Запад)/H(Восток) для минимума и максимума СА

Для большинства представительных точек при ориентации «лицом на запад» доза выше, чем в аналогичных условиях при ориентации «лицом на восток». Приведенные выше расчетные оценки H(Запад)/H(Восток) для набора представительных точек в фазе минимума и максимума СА позволяют оценивать эффективность рекомендаций по ориентации тела космонавта при ВКД в области ЮАА. Следует отметить, что отношение H(Запад)/H(Восток) в минимуме СА в ~1.5 раза больше, чем в максимуме СА, что существенно для предложенного метода снижения дозовых нагрузок при ВКД, поскольку доза от захваченных протонов высоких энергий в ЮАА в минимуме СА в ~2 раза больше, чем в максимуме СА. Учет западно-восточной асимметрии для «Гонад» важен для оценки эффективной дозы на тело космонавта, поскольку весовой фактор этого органа максимален (0.2).

В заключении сформулированы полученные результаты и выводы.

Основные результаты.

  1. Рассчитаны изменения доз, создаваемых различными источниками космического излучения, в представительных точках антропоморфного фантома в зависимости от фактора негомогенности материала фантома.
  2. Оценено влияние упрощений геометрии антропоморфного фантома (фантомы в виде головы и торса, применяемые в космических исследованиях) на дозы в представительных точках тела космонавта.
  3. Получены данные по массовой толщине элементов скафандра «Орлан-М» по результатам эксперимента, проведенного на «НПП Звезда» методом гамма- просвечивания.
  4. Модифицирована методика определения функции экранированности представительных точек антропоморфного фантома для случая его расположения в скафандре. Модифицированная методика реализована в виде программы, позволяющей получать функции экранированности и дозы для точек фантома и системы «фантом в скафандре», задаваемых в виде таблиц.
  5. Рассчитаны дозы и эффективность радиационной защиты для представительных точек антропоморфного фантома в скафандре «Орлан-М» для моделируемых ВКД на низких околоземных орбитах. Расчет также проведен для ВКД первого (захватывающее всю область ЮАА) и второго (не проходящее через область ЮАА) типа.
  6. Рассчитаны функции экранированности и оценены поглощенные дозы в местах расположения пассивных детекторов КЭ «Матрешка»; проведено сопоставление с данными, полученными в эксперименте, а также с результатами расчета для антропоморфного фантома внутри скафандра «Орлан-М».
  7. Оценено влияние эффекта западно-восточной асимметрии захваченных протонов высоких энергий на радиационные нагрузки космонавтов при ВКД.

Выводы.

  1. Радиационные нагрузки на космонавта при ВКД в скафандре «Орлан-М» на низких околоземных орбитах таковы, что в отсутствие радиационных возмущений (магнитные бури и/или солнечные протонные события) не нарушаются требования по радиационной безопасности космонавта в космическом полете (МУ 2.6.1. 44-03-2004).
  2. Для получения расчетных оценок эквивалентной дозы от различных источников космической радиации можно использовать гомогенный антропоморфный фантом. Учет негомогенности фантома приводит к несущественному (5 – 10%) завышению доз в теле человека.
  3. Переход от использования в качестве модели тела человека антропоморфного фантома из ГОСТ 25645.203-83 к упрощенному фантому в виде головы и торса для большинства представительных точек, исключая «Гонады», является приемлемым, поскольку изменение расчетной эквивалентной дозы от всех видов космического излучения при таком переходе не превышает 2%.
  4. При моделируемых ВКД на низких околоземных орбитах в радиационно-невозмущенные периоды вклад электронов РПЗ в суммарную дозу существен только для облучения хрусталика глаза (35 – 75 %) и кожи (50 – 85%) и возрастает при переходе от минимума солнечной активности к максимуму. Во всех остальных случаях преобладает вклад протонов РПЗ и частиц ГКЛ.
  5. Как следует из проведенных расчетов радиационно-защитных свойств скафандра, в любой период цикла солнечной активности эффективность защиты скафандра составляет: для электронов РПЗ >0.99 для кожи, 0.69 – 0.89 для хрусталика глаза, 0.32 – 0.49 для гонад, <0.07 для кроветворной системы; для протонов РПЗ 0.69 – 0.95 для кожи, 0.19 – 0.41 для хрусталика глаза и кроветворной системы, 0.12 – 0.17 для гонад; для частиц ГКЛ 0.06 – 0.29 для кожи, ~0.1 для хрусталика глаза и гонад, 0.20 – 0.31 для кроветворной системы.
  6. В случае солнечного протонного события эффективность защиты скафандра зависит от характеристической жесткости R0 энергетического спектра протонов СКЛ и уменьшается от 0.84 при R0 = 50 МВ до 0.37 при R0 = 200 для точки «КЖ-2» и от 0.59при R0 = 50 МВ до 0.19 при R0 = 200 для точки «КТС-1».
  7. Наблюдается удовлетворительное согласие (в пределах 10 – 30 %) расчетных оценок доз с данными КЭ «Матрешка», что свидетельствует об оправданности применения модифицированной методики к определению функций экранированности в представительных точках антропоморфного фантома КЭ «Матрешка» и используемых кривых ослабления доз источников КИ.
  8. В соответствии с полученными расчетными оценками отношение дозы в антропоморфном фантоме в скафандре «Орлан-М» к соответствующим дозам в условиях КЭ «Матрешка» меняется от 0.1 до 1.8 в зависимости от выбранной представительной точки и фазы цикла СА. Полученные соотношения необходимо учитывать при интерпретации данных КЭ «Матрешка» применительно к условиям ВКД, осуществляемых в скафандре «Орлан-М».
  9. При пересечении ЮАА за счет выбора оптимальной ориентации космонавта по отношению к сторонам света в ряде случаев может быть достигнуто снижение дозы на большинство критических органов ~ 1.5 в максимуме СА и ~ 2 – 2.5 в минимуме СА.

Полученные оценки радиационных нагрузок на космонавтов в скафандре «Орлан-М» могут быть использованы при выработке оптимального с точки зрения радиационной безопасности варианта проведения ВКД, в том числе при возмущенной радиационной обстановке, связанной с солнечными протонными событиями. Для уменьшения радиационных нагрузок на космонавта при ВКД необходимо учитывать следующие возможности:

  1. Выбор времени начала ВКД так, чтобы траектория станции не пересекала область ЮАА. В этом случае в зависимости от защищенности органа может быть достигнуто снижение дозы на 10% – 40% в максимуме СА и на 35% – 50% в минимуме СА. Однако в этом случае траектория станции попадает в области возможного проникновения частиц СПС (над северной Канадой и южной Австралией).
  2. В случае ожидаемого появления СПС при необходимости проведения ВКД время его начала выбирается так, чтобы исключить прохождение траектории ОПС через области возможного проникновения частиц СПС. В этом случае траектория станции с неизбежностью пересекает область ЮАА, что приводит к увеличению дозы, отмеченному в п. 1, однако предотвращается более существенное (десятки – сотни раз) увеличение дозы от мощного СПС.
  3. В большинстве случаев время ВКД специально выбирается так, что траектория станции пересекает область ЮАА, поскольку при этом обеспечивается прохождение станции над европейской частью России, что предоставляет возможность осуществлять связь с экипажем при ВКД. При прохождении ЮАА уменьшение дозы может быть достигнуто путем ориентации тела космонавта по отношению к сторонам света, т. е. когда космонавт ориентирован лицом на восток или закрыт телом станции с наиболее опасного западного направления.

Публикации по теме диссертации

  1. Petrov V., Kartashov D., Kireeva S., Shurshakov V., Semkova J. and Todorova G. Effective dose estimation in space flight using a spherical phantom. The 2nd International Workshop on Space Radiation Research (IWSSRR-2). March 11-15, 2002, Nara, Japan. p. 55 – 56.
  2. T. Berger, M. Hajek, W. Schner, M. Fugger, N. Vana, Y. Akatov, Arkhangelsky, V.A. Shurshakov and D. Kartashov. Application of the High-temperature Ratio Method for Evaluation of the Depth Distribution of Dose Equivalent in a Water-filled Phantom On Board Space Station Mir. Radiat. Prot. Dosim. 100(1-4), pp 503-506 (2002).
  3. Карташов Д.А., Коломенский А.В., Петров В.М., Шафиркин А.В., Шуршаков В.А. Оценка дозовых нагрузок на критические органы космонавта при внекорабельной деятельности в спокойных и радиационно-возмущенных радиационных условиях. Четвертый международный аэрокосмический конгресс. Москва. 18 – 23 августа 2003 г. С.414 – 415;
  4. Карташов Д.А., Коломенский А.В., Шуршаков В.А. «Методика расчета самоэкранированности критических органов тела человека в антропоморфном фантоме». Авиакосмическая и экологическая медицина. 2004 № 2, стр. 52-56.
  5. Шуршаков В.А., Карташов Д.А., Коломенский А.В., Петров В.М., Редько В.И., Абрамов И.П., Леткова Л.И., Тихомиров Е.П. Радиационно-защитные свойства скафандра «Орлан-М» применительно к условиям внекорабельной деятельности на орбите МКС. Авиакосмическая и экологическая медицина, 2006, Т. 41. № 4, с. 56 – 61.
  6. Карташов Д.А., Шуршаков В.А. Методика определения эффективной дозы облучения космонавтов в орбитальном полете при внекорабельной деятельности. Научная сессия МИФИ-2006, Секция Ф-1. АСТРОФИЗИКА И КОСМОФИЗИКА. Сборник научных трудов, стр. 78-79. М.: МИФИ 2006.
  7. Kartashov D.A., Kolomensky A.V., Shurshakov V.A., Apathy I., Deme S.. Radiation Doses in Critical Organs during Extra Vehicular Activity in an Orbital Space Flight. 4-th International Workshop on Space Radiation Research and 17-th Annual NASA Space Radiation Health Investigators’ Workshop. Moscow – St. Petersburg, June 5 - 9, 2006, p. 57.
  8. Карташов Д.А., Коломенский А.В., Шуршаков В.А. Эффективность радиационной защиты космонавта скафандром «Орлан-М» при внекорабельной деятельности. Системы жизнеобеспечения как средство освоения человеком дальнего космоса. Международная конференция 24 – 27 сентября 2008 г. Москва. С.44.
  9. Petrov V.M., Kartashov D.A., Kolomensky A.V., Shurshakov V.A. Comparison of space radiation doses inside the Matroshka-torso phantom installed outside the ISS with doses in a human body in Orlan-M spacesuit during EVA. 17th IAA Human in Space Symposium. Book of abstracts. June 7-11, 2009. Moscow. P. 119.
  10. В.А.Шуршаков, Д.А. Карташов, А.В.Коломенский. Оптимизация радиационных нагрузок при внекорабельной деятельности за счет эффекта западно-восточной асимметрии потоков захваченных протонов. Космические исследования, 2009 (в печати).
  11. Д.А. Карташов, В.М. Петров, А.В. Коломенский, Ю.А. Акатов, В.А. Шуршаков. Сопоставление доз космической радиации в антропоморфном фантоме, установленном снаружи МКС, с дозами космонавтов при ВКД в скафандре «Орлан-М». Авиакосмическая и экологическая медицина, 2009 (в печати).

Список цитированных литературных источников

1. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.6.1. 44-03-2004. Методические указания МУ 2.6.1. 44-03-2004. Ограничение облучения космонавтов при околоземных космических полетах (ООКОКП-2004). Москва. Федеральное управление «Медбиоэкстрем». 2004.

2. ГОСТ 25645.203-83. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Модель тела человека для расчета тканевой дозы. Госстандарт, Москва, 1984.

3. Красильников Г.В., Перова Л.А., Сахаров В.М. Эквивалентная доза космических лучей в представительных точках моделей тела человека. Авиакосмическая и экологическая медицина, 1992, №. 2, стр. 35-41.

4. Бондаренко В.А., Митрикас В.Г. Модель геометрического фантома человека для расчета тканевых доз в СМ МКС. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2007. Т. 41. № 1. С. 34-39.

5. Billings, M.P. and W.R.Yucker, The Computerized Anatomical Man (CAM) Model, NASA CR-134043 (1973).

6. Сахаров В. М. Модель экранированности космического аппарата. Космич. исслед. 1990. Т. 28. No. 4. С. 635-638.

7. Коломенский А.В., Кузнецов В.Г., Лайко Ю.А., Бенгин В.В., Шуршаков В.А. Модель радиационной защищенности служебного модуля международной космической станции. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2001. Т. 35. № 6, с. 39-43.

8. ГОСТ 25645.204-83. Методика расчета экранированности точек внутри фантома. М. Госстандарт СССР. 1984 г.

9. Коломенский А.В., Лайко Ю.А., Редько В.И., Шуршаков В.А. Определение толщины мягких оболочек скафандра методом бета-тестирования. Ракетно-космическая техника. Серия X11, вып. 1-2. Из-дво РКК Энергия, 2003г с 134 – 138.

10. И.П. Абрамов, М.Н. Дудник, В.И. Сверщек, Г.И. Северин, А.И. Скуг, А.Ю. Стоклицкий Космические скафандры России. Москва, 2005, 347 с.

11. Reitz G., Berger T., Bilski T. et al. Astronaut's organ doses as inferred from measurements in a human phantom outside the ISS. Radiat. Res., 2009, vol. 171, pp. 225-235.

Принятые сокращения.

ГКЛ – галактические космические лучи

ГН –гонады

ЖКТ – желудочно-кишечный тракт

КА – космический аппарат

КЖ – кожа

КИ – космическое излучение

КТС – кроветворная система

КЭ – космический эксперимент

РПЗ – радиационные пояса Земли

СА – солнечная активность

СКЛ – солнечные космические лучи

ФЭ – функция экранированности

ХГ – хрусталик глаза



Pages:     | 1 | 2 ||
 








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.