Радиационный пояс не защищает землю. Пояс Ван Аллена: что это такое, где он находится? Характеристики феномена, можно ли его преодолеть

изм. от 15.10.2014 г

Известно, что в магнитосфере Земли располагаются два радиационных пояса, которые содержат заряженные частицы солнечного ветра, захваченные магнитным полем Земли. Они называются радиационными поясами Ван-Аллена (Van Allen Belt).

Хотя американец Ван-Аллен открыл только внутренний пояс, а открывателями внешнего радиационного пояса являются советские ученые Вернов и Чудаков. Внутренний пояс находится на высоте от 3 до 12 тыс.км над поверхностью Земли, а внешний - на высоте от 18 до 57 тысяч км. Внутренний состоит главным образом из протонов, а внешний - из электронов. Хотя разделение на внутренний и внешний пояса достаточно условно, поскольку все околоземное пространство заполнено заряженными частицами, которые движутся в магнитном поле Земли.

Наличие радиационных поясов и их характеристики учитываются при проектировании спутников, поскольку длительное пребывание электронной техники в таких условиях чревато поломками. Опасны радиационные пояса и для экипажей космических кораблей (правда, до сих пор сквозь радиационные пояса Земли проходили только американские корабли "Аполлон", направлявшиеся к Луне). Между радиационными поясами находится так называемая безопасная зона. Вот уже почти 40 лет среди ученых ведутся дебаты на тему того, как именно сформировалась эта безопасная зона и как происходит процесс ее "очистки" от заряженных частиц. Ранее считалось, что энергия солнечной радиации рассеивается радиоволнами идущими непосредственно от области электромагнитного всплеска, возникающего вследствии солнечной бури.

Недавние исследования, в финансировании которых принимало участие космическое агентство NASA, дали довольно неожиданные результаты. Как оказалось, за "расчистку" безопасной зоны высотой в несколько тысяч километров отвечают обычные молнии в атмосфере , которые во время гроз сверкают на высоте всего лишь 3-5 километров над поверхностью Земли. А в верхних слоях их называют голубой джет, тайгерт, спрайт и эльфы.

Молния - это не только яркая вспышка света. Во время молнии генерируются также и радиоволны.

Траектория распространения этих радиоволн искривляется под действием электрически заряженного газа, захваченного магнитным полем Земли, в результате чего радиоволны направляются в окружающее нашу планету космическое пространство. Во внутреннем радиационном поясе они взаимодействуют с заряженными частицами, отнимают у них часть их энергии и изменяют направление их движения.

В результате этого взаимодействия зеркальная точка, от которой "отражаются" заряженные частицы при их движении в магнитном поле Земли от северного полюса к южному и обратно, спускается вниз и оказывается в атмосфере Земли. А в атмосфере заряженные частицы из радиационных поясов сталкиваются с атмосферными частицами и теряют свою энергию.

Так по мнению ученых и происходит "очистка" радиационного пояса, пусть и кратковременная, но постоянная (так как молнии сверкают каждый день).

Для подтверждения данной теории, ученые использовали глобальную карту активности молний, сделанную с помощью научного спутника Micro Lab 1. Использовались данные с радио-камеры Radio Plasma Imager, установленной на спутнике IMAGE (Imager for Magnetopause Aurora Global Exploration), а также архивные данные с космического аппарата Dynamics Explorer. В результате обработки этих данных не было обнаружено корреляции радио-магнитных возмущений в моменты наиболее высокой солнечной активности. Оказалось, что заряженные частицы распределяются и накапливаются в магнитосфере Земли. В течение нескольких дней после магнитной бури, этот избыток частиц постепенно нейтрализуется мощными разрядами молний.

Был у США такой проект под названием "Starfish Prime". В его задачи входило изучение ядерного взрыва в условиях космического пространства.

9 июля 1962 года с атолла Джонстон с помощью ракеты "Тор" ядерная боеголовка мощностью 1,45 мегатонны была приведена в действие на высоте 400 километров.

Практически полное отсутствие воздуха на высоте 400 км воспрепятствовало образованию привычного ядерного гриба. Однако при высотном ядерном взрыве наблюдались другие интересные эффекты. На Гавайях на расстоянии 1500 километров от эпицентра взрыва под воздействием электромагнитного импульса три сотни уличных фонарей, телевизоры, радиоприемники и другая электроника вышли из строя. В небе в этом регионе более семи минут можно было наблюдать зарево. Его наблюдали и засняли на пленку с островов Самоа, расположенных в 3200 километрах от эпицентра.

Взрыв повлиял и на космические аппараты. Три спутника были сразу выведены из строя электромагнитным импульсом. Заряженные частицы, появившиеся в результате взрыва, были захвачены магнитосферой Земли, в результате чего их концентрация в радиационном поясе Земли увеличилась на 2-3 порядка. Воздействие радиационного пояса привело к очень быстрой деградации солнечных батарей и электроники еще у семи спутников, в том числе и у первого коммерческого телекоммуникационного спутника Телстар 1. В общей сложности взрыв вывел из строя треть космических аппаратов, находившихся на низких орбитах в момент взрыва. Тем не менее, в течение недолгого времени, концентрация заряженных частиц в радиационном поясе Земли опять вернулась к норме, нейтрализованная мощными разрядами молний.

Кроме того, в 1994 году ЮЕО сообщила об открытии двух новых неожиданных популяций космических частиц, непредвиденных для радиационных поясов Ван-Аллена, окружающих Землю:

1. В периоды внезапных солнечных магнитных бурь, известных как Инжекции Корональной Массы или ИКМ, во внутреннюю магнитосферу Земли впрыскивается плотный пучок электронов с энергией больше 50 МэВ .

2. В радиационных поясах Ван Аллена, окружающих Землю, возникает новый пояс. Он содержит ионы, характерные для состава звезд.

Схема внутреннего и внешнего радиационных поясов

Радиационный пояс - область магнитосфер , в которой накапливаются и удерживаются проникшие в магнитосферу высокоэнергичные заряженные частицы (в основном протоны и электроны).

Радиационный пояс Земли

Другое название (обычно в западной литературе) - «радиационный пояс Ван Аллена» (Van Allen radiation belt ).

РПЗ (пояс Ван Аллена)

Внутри магнитосферы, как и в любом дипольном поле, есть области, недоступные для частиц с кинетической энергией E , меньше критической. Те же частицы с энергией E < Е кр , которые все-таки уже там находятся, не могут эти области покинуть. Эти запрещённые области магнитосферы называются зонами захвата. В зонах захвата дипольного (квазидипольного) поля действительно удерживаются значительные потоки захваченных частиц (прежде всего, протонов и электронов).

Радиационный пояс Земли (внутренний) был предсказан советскими учёными С. Н. Верновым и А. Е. Чудаковым, а также американским учёным Джеймсом ван Алленом. Существование радиационного пояса было подтверждено «Спутник-3», запущенным в 1958 году. Радиационный пояс в первом приближении представляет собой тороид, в котором выделяются две области:

• внутренний радиационный пояс на высоте ≈ 4000 км, состоящий преимущественно из протонов с энергией в десятки МэВ;
• внешний радиационный пояс на высоте ≈ 17 000 км, состоящий преимущественно из электронов с энергией в десятки кэВ.

Зависимость положения нижней границы радиационного пояса - долготная. Над Атлантикой возрастание интенсивности излучения начинается на высоте 500 км, а над Индонезией на высоте 1300 км. Если те же графики построить в зависимости от магнитной индукции, то все измерения уложатся на одну кривую, что ещё раз подтверждает магнитную природу захвата частиц.

Между внутренним и внешним радиационными поясами имеется щель, расположенная в интервале от 2 до 3 радиусов Земли. Потоки частиц во внешнем поясе больше, чем во внутреннем. Различен и состав частиц: во внутреннем поясе протоны и электроны, во внешнем - электроны. Применение неэкранированных детекторов существенно расширило сведения о радиационных поясах. Были обнаружены электроны и протоны с энергией несколько десятков и сотен килоэлектронвольт соответственно. Эти частицы имеют существенно иное пространственное распределение (по сравнении с проникающими).

Максимум интенсивности протонов низких энергий расположен на расстоянии около 3 радиусов Земли от её центра. Малоэнергичные электроны заполняют всю область захвата. Для них нет разделения на внутренний и внешний пояса. Частицы с энергией десятки кэВ непривычно относить к космическим лучам, однако радиационные пояса представляют собой единое явление и должны изучаться в комплексе с частицами всех энергий.

Поток протонов во внутреннем поясе довольно устойчив во времени. Первые эксперименты показали, что электроны высокой энергии (E > 1-5 МэВ) сосредоточены во внешнем поясе. Электроны с энергией меньше 1 МэВ заполняют почти всю магнитосферу. Внутренний пояс очень стабилен, тогда как внешний испытывает резкие колебания.

Радиационные пояса планет

Радиоизображение Юпитера: яркие области (белые) - радиоизлучение радиационных поясов

Благодаря наличию сильного магнитного поля, ( , и ) также обладают сильными радиационными поясами, напоминающими внешний радиационный пояс Земли. Советские и американские космические зонды показали, что , и с помощью 410 на высокоэллиптическую орбиту с высотой апогея около 30 тысяч километров были выведены два идентичных зонда RBSP (Radiation Belt Storm Probes ), предназначенных для изучения радиационных поясов. Впоследствии они были переименованы в «Зонды Ван Аллена» (Van Allen Probes ). Два аппарата нужны были для того, чтобы отличить изменения, связанные с переходом из одной области в другую с изменениями, происходящими в самих поясах. Одним из основных результатов этой миссии было открытие третьего радиационного пояса, появляющегося на короткое время порядка нескольких недель. На сентябрь 2015 года работа обоих зондов продолжается.



Американцы не были на Луне. Разбор доз радиации, полученных астронавтами программы Апполон при преодолении радиационного пояса Земли.

Согласно официальной точке зрения с 1969 по 1972 годы американцы многократно высаживались на поверхность Луны. Это стало апогеем космической гонки между СССР и США, которая многократно повысила международный авторитет США и стала предметом гордости самих американцев. Но, тем не менее, многие десятилетия не утихает полемика по поводу того, были американцы на Луне или данный полёт стал самым масштабным и затратным для налогоплательщиков постановочным шоу?

Как известно дыма без огня не бывает и если такая полемика идёт, значит, для неё есть основания. Отправной точкой для начала исследований послужили строки из книги Анастасии Новых «Сэнсэй-IV. Исконный Шамбалы» (ссылка):

- Хотите, я вам открою большой секрет, - с едва заметной улыбкой проговорил Сэнсэй, наблюдая за разговорами ребят. - Американцы никогда не были на Луне. Да и вообще туда ещё не ступала нога человека, - и с юмором уточнил, - в смысле как существа, а не отпечатка от его ботинка.
- Как это, не были на Луне?! - одновременно удивились Костик и Руслан.
- Да очень просто. Люди не были на Луне, - вновь повторил Сэнсэй.
- Что, в действительности? - заинтригованно переспросил Николай Андреевич.
- Да. «Полёт на Луну» - это большая мистификация, дезинформация и крупномасштабная афёра, которая, однако, принесла немалый доход её организаторам.
Женька с любопытством глянул на Сэнсэя.
- Да? Это становится интересным…
- Погоди, - остановил Женю Николай Андреевич и обратился к Сэнсэю: - Как это может быть афёрой, если, насколько я знаю, это общеизвестный факт. Тогда же за высадкой астронавтов на Луну наблюдало, как пишут, более полумиллиона телезрителей на всём земном шаре. И эта лунная эпопея продолжалась практически с 1969 года по 1972 год, когда американские астронавты летали туда чуть ли не через каждые полгода. Да и вообще, ведь тогда у США и СССР была целая гонка за первенство полёта на Луну. Если бы американцы мухлевали, я думаю, Советский Союз не стал бы об этом молчать.
- Тут не всё так просто, как ты думаешь. За тем мировым пиаром, о котором ты говоришь, стояли «Вольные каменщики» высшего уровня. От этого проекта они скачали только у одного американского народа , как законопослушных налогоплательщиков, почти . Хотя на самом деле никакого полёта человека на Луну не было, да ещё при тех технологиях, - усмехнулся Сэнсэй. - Даже теперь на современном уровне развития науки это просто не реально. Так что всё это было лишь очередной удачной партией Архонтов в большой политике.
- Хм, а подробнее, - выразил общее желание Володя, глядя на Сэнсэя.
- Можно конечно и подробнее, - пожал плечами Сэнсэй. - Хотя эта информация, на мой взгляд, не представляет особого интереса. Это всего лишь игры большой политики…
- Зато как нервы щекочут, аж пятки чешутся, - «сморозил» Женька, вызвав смех ребят.
- Мыться надо чаще! - с юмором ответил ему Виктор.
- Нет, правда, Сэнсэй, расскажи, - вновь попросил Володя.
- Да что рассказывать. Грязная история. Столько хороших людей из-за этого погибло… Эта афёра была затеяна Архонтами в годы так называемой «большой космической гонки» между СССР и США. Верные слуги Архонтов - «Вольные каменщики» - очень расчётливо сыграли на амбициях больших политиков…

Итак, приступим к анализу самого очевидного довода разоблачающего Лунную афёру – на время запуска космических аппаратов "Апполон" для астронавтов, находящихся в командном модуле корабля, не существовало адекватной защиты от космической радиации при прохождении радиационного пояса Земли (радиационного пояса Ван Аллена) и при их нахождении на поверхности Луны.

Начнём исследование, пожалуй, с самого «авторитетного» источника информации нынешнего Интернета, столь нежно вскармливаемого заинтересованными лицами, – Википедии (ей мы посвятим отдельную статью). На этом ресурсе в статье «Лунный заговор» (https://ru.wikipedia.org/wiki/Лунный_заговор) разделе «Пролёт радиационных поясов» говорится что:

Одним из распространённых аргументов сторонников теории лунного заговора является сделанное ещё в 1958 году открытие радиационных поясов Ван Аллена. Потоки солнечной радиации, смертельной для человека, сдерживаются магнитосферой Земли, а в самих поясах Ван Аллена уровень радиации наиболее высок. Однако пролёт через радиационные пояса не представляет опасности, если корабль имеет адекватную радиационную защиту. Во время пролёта радиационных поясов экипаж "Аполлонов" находился внутри командного модуля, стенки которого были достаточно толсты и обеспечивали необходимый уровень защиты. Кроме того, пролёт поясов происходил достаточно быстро, а траектория лежала вне области наиболее интенсивной радиации.

Другими словами аргументация такая – полёт был, т.к. защита астронавтов была достаточная и нахождение их в радиационном поясе земли (РПЗ) было минимальным по времени.

При этом, говоря об уровне защиты командного модуля, даются три ссылки,:

1. Л. И. Дорман, Л. И. Мирошниченко, «Солнечные космические лучи», М.: «Наука», 1968, глава V, § 25 «Солнечные космические лучи и радиационная опасность»,
2. «Sickening Solar Flares» Данные НАСА о эффективной толщине стенок командного модуля,
3. by R.A.English, R.E.Bensotz, J.V.Builey, C.M.Barnes, «Apollo Experience Report - Protection Against Radiation» , NASA TN D-7080, 1973

Вторая ссылка ведёт на статью, совершенно отличающуюся по смыслу английского называния от названия указанного в ссылке на русском языке. Английское же название звучит как «Тошнотворные солнечные вспышки» () и рассказывает данная статья об эффективной толщине стенок командного модуля лишь вскользь, без аргументации и расчетов. Если детальней, то указанная статья говорит о том, что при солнечных вспышках, с энергией протонов в 100 Мегаэлектронвольт никакой скафандр не защитит человека, находящегося на поверхности Луны, и что астронавт неизменно получит лучевую болезнь. Также там говорится про МКС, которая находится под защитой магнитосферы Земли и имеет толщину стенок, которая дополнительно абсорбирует высокоэнергетические частички, в результате чего астронавты на МКС получают во время вспышек около 1 бэр радиации. В то же время находясь в скафандре на Луне во время вспышки, астронавт получил бы от 50 до 300 бэр, что гарантирует как минимум развитие у него лучевой болезни, как максимум – смерть в течении месяца. Далее говорится, что во время полёта Апполона-16 была сильная солнечная вспышка и по всем, кто находился на поверхности Луны попало бы по 400 бэр. Далее автор задаётся вопросом, «Было бы это смертельным для астронавтов?» и сам себе отвечает, что это «Не обязательно» (!). Вот как – «Не обязательно» и всё. И так считает не просто сантехник и города Бердичев, а Фрэнсис Кучинотта который является офицером радиационной защиты НАСА Космического центра имени Джонсона. Далее Кучинотта говорит, что если бы при этом астронавты находились бы внутри командного модуля, они бы получили около 35 бэр. Ну и про экранирование говорит, что командный модуль аппарата Аполлон имеет защиту от 7 до 8 грамм на квадратный сантиметр, но почему-то не упоминает, что оболочка командного модуля это всего лишь алюминий.

Согласно радиационной физике чтобы уменьшить энергию 100-МэВ частицы в половину, нужна толщина стенок алюминия в 3.63 см, а толщина стенок командного модуля Аполлонов была 2.78 см. Это означает что в статье, на которую ссылается Википедия как на авторитетную и подтверждающую что командный модуль надёжно защищён от радиации, многоуважаемый Фрэнсис Кучинотта мягко говоря лжёт, занижая дозы радиации, полученной астронавтами Аполлона-16 в 10 раз. Тогда как логика подсказывает, если стенки командного модуля уменьшают энергию частиц вдвое (в нашем случае получается что даже вдвое не уменьшает, т.к. толщина стенок не 3.63, а всего 2.78 см), тогда и получаемая радиация должна быть не в 10 раз меньшей, а всего лишь вдвое меньшей и это – 200 бэр (а в нашем случае больше - около 250 бэр), что является смертельной дозой. Причём отметим, что это одноразовая доза, мы не учитываем при этом дозу, полученную при подлёте к Луне и при обратном полёте на Землю. Далее мы также не учитываем, что стенки командного модуля сами по себе начали бы фонить, а может даже и светиться, что неизменно превратило бы командный модуль Апполона-16 в такую себе радиоактивную микроволновую печь.

Что мы имеем в данный момент? Получается что статья, на которую ссылается Википедия доказывает обратное от того, что пишет сама Википедия. Это ещё раз подтверждает то, что модераторы Википедии, надеясь на авторитетность своего ресурса и давая иноязычные ссылки как подтверждение указанной информации, не рассчитывают на то, что эту информацию кто-то будет переводить и проверять написанное.

Третья ссылка указывает, в том числе, и на дозы радиации, полученные астронавтами программы «Апполон» миссий с 7-й по 15-ю, которые, в виду вышеуказанной информации (да и нижеприведённой тоже) весьма сомнительны и соответствуют дозам астронавтов пребывающих на околоземной орбите в 300-400 км от поверхности планеты, находясь при этом под защитой магнитного поля Земли.

При изучении вопроса влияния радиационного поля Земли на пролетающие через них командные модули Апполонов, оказалось, что этот вопрос уже просчитан физиками и выведен в виде формул, рисунков, таблиц и диаграмм. В частности очень помогла работа, размещённая Олейником О.Г. (ссылка) которую, в виду исчерпывающих расчётов и доказательств, приведённых в ней, комментировать излише.

Точный расчет траектории полета Аполлон 11, Аполлон 14, Аполлон 15 и Аполлон 17 через радиационный пояс Земли. Дозы радиации.

Настоящая статья ставит под сомнение, что миссия Apollo была на Луне.

Большинство официальных иллюстраций траектории полетов Apollo на Луну отмечают только основные элементы миссии. Такие схемы геометрически не точные, а масштаб грубый. Пример из отчета НАСА:

Очевидно, что для правильного представления полетов Аполлонов к Луне важен другой подход, а именно точное определение положения космического аппарата от времени. Это позволяет рассмотреть траекторию Аполлонов при прохождении опасного для человека радиационного пояса Земли, а так же разработать элементы траектории для безопасного полета к Луне.

В 2009 году Robert A. Braeunig представил элементы орбиты транслунной траектории Apollo 11 с вычислением положения КА в зависимости от времени и ориентации относительно Земли. Работа представлена в Глобальной Сети - Apollo 11"s Translunar Trajectory and how they avoided the radiation belts . О данной работе защитники НАСА высоко отзываются, для них она Евангелие для поклонения, пишут: "Браво", и часто на нее ссылаются во время дискуссий с оппонентами о радиационном облучении и невозможности миссии Аполлонов.

Илл. 1. Траектория Аполлон-11 (синяя кривая с красными точками) через электронный радиационный пояс согласно расчетам Robert A. Braeunig.

Расчеты были проверены и они указывают на следующие ошибки Robert A. Braeunig:

1) Роберт использовал значения гравитационной постоянной и массы Земли времен 60-ых прошлого века.

В настоящих расчетах использованы современные данные. Гравитационная постоянная равна 6,67384E-11; масса Земли равна 5,9736E+24. Расчеты скорости и расстояния от ЗемлиАполлон 11 стали немного отличаться от расчета Роберта, однако они оказались точнее опубликованных данных в 2009 году PAO NASA (служба связи с общественностью НАСА).

2) Robert A. Braeunig заявляет, что остальные траектории Аполлонов типичны траектории Аполлон 11.

Давайте рассмотрим точки выхода Аполлонов на транслунную орбиту (сокр. - TLI) по документам НАСА. Мы видим и имеем разное положение относительно географического (геомагнитного) экватора и имеем разную - восходящую или нисходящую траекторию относительно экватора. Это проиллюстрировано ниже.

Илл. 2. Проекция орбиты ожидания Аполлонов на поверхность Земли: желтыми точками указаны выходы на траекторию полета к Луне TLI для Аполлон 8, Аполлон 10, Аполлон 11,Аполлон 12, Аполлон 13, Аполлон 14, Аполлон 15, Аполлон 16 и Аполлон 17, красной линией указана траектория орбиты ожидания, красными стрелками указано направление движения.

Илл. 2 показывает, что выход на транслунную траекторию разный на плоской карте Земли:

• для Аполлон 14 ниже географического экватора с приближением к нему под углом около 20 градусов,
• для Аполлон 11 выше географического экватора с удалением от него под углом около 15 градусов,
• для Аполлон 15 выше географического экватора под углом около нуля градусов,
• для Аполлон 17 выше географического экватора с приближением к нему под углом около -30 градусов.

Это значит, что на транслунной траектории одни Аполлоны пройдут выше географического экватора, другие ниже. Очевидно, это положение справедливо для геомагнитного экватора.

Были сделаны расчеты для всех Аполлонов по шагам Роберта. Действительно, Аполлон 11 проходит выше протонного радиационного пояса и летит сквозь электронный РПЗ. Но через протонную сердцевину радиационного пояса проходят Аполлон 14 и Аполлон 17.

Ниже представлена иллюстрация траектории движения для Аполлон 11, Аполлон 14, Аполлон 15 и Аполлон 17 относительно геомагнитного экватора.

Илл. 3. Траектории движения Аполлон 11, Аполлон 14, Аполлон 15 и Аполлон 17 относительно геомагнитного экватора, так же указан внутренний протонный радиационный пояс. Звёздами указаны официальные данные для Аполлон 14.

Илл. 3 показывает, что на транслунной траектории Аполлон 14 и Аполлон 17 (также миссииАполлон 10 и Аполлон 16 из-за близких параметров TLI к А-14) проходят через опасный для человека радиационный протонный пояс.
Аполлон 8, Аполлон 12, Аполлон 15 и Аполлон 17 проходят через сердцевину электронного радиационного пояса.
Аполлон 11 так же проходит через электронный радиационный пояс Земли, но в меньшей степени, чем Аполлон 8, Аполлон 12 и Аполлон 15.
Аполлон 13 в наименьшей степени пребывает в радиационном поясе Земли.

Robert A. Braeunig мог просчитать траектории для других Аполлонов, как положено для человека с научной школой. Однако, в своей статьей он ограничился Аполлон 11 и назвал остальные траектории Аполлонов типичными! На популярном YouTube были размещены видео:

Для истории это значит обман и осознанное введение в заблуждение пользователей Глобальной Сети.

Кроме этого, можно было открыть архивы НАСА и поискать отчеты по траектории Аполлонов. Пусть даже будет всего несколько координат.

Илл. 6. Возвращение Аполлонов (первая точка, 180 км над Землей) и приводнение на Земле (вторая точка). Для Аполлон 12 и Аполлон 15 первая точка на высоте 3,6 тыс. км. Красной кривой обозначен геомагнитный экватор.

Из илл. 6 важно отметить, что Аполлон 12 и Аполлон 15 при возвращении на Землю пройдут внутренний радиационный пояс Ван Алена.

7) Роберт не обсуждает особенности и состояние Солнца перед полетом и во время полета Аполлонов.

При солнечно-протонных событиях, корональных выбросах протонов и электронов, солнечных вспышках, магнитных бурях и сезонной вариации флюенсы частиц РПЗ увеличиваются на несколько порядков и могут сохраняться больше полугода.

На илл. 10 показаны радиальные профили радиационных поясов для протонов с Ер=20-80 МэВ и электронов с Ее>15 МэВ, построенные по данным измерений на ИСЗ CRRES до внезапного импульса геомагнитного поля 24 марта 1991 г. (день 80), через шесть дней после образования нового пояса (день 86) и через 177 дней (день 257).

Видно, что потоки протонов расширились более чем в два раза, а потоки электронов с Ее>15 МэВ превысили спокойный уровень более чем на два порядка. В дальнейшем они регистрировались до середины 1993 г.

Для экипажа КА при полете на Луну это означает увеличение прохождения протонного РПЗ в 3-4 раза и увеличение дозы радиации от электронов в 10-100 раз.

Первому облёту Луны с человеком на борту, миссия Аполлона 8, предшествовал мощный магнитный шторм за два месяца, 30-31 октября 1968 гг.. Аполлон 8 проходит расширенный радиационный пояс Земли. Это равносильно многократному увеличению дозы радиации, тем более по сравнению с дозами экипажей КА на опорной орбите Земли. НАСА заявило дляАполлон 8 дозу 0,026 рад/сут, что в пять раз меньше дозы на орбитальной станции "Скайлэб" 1973-1974, соответствующих годам спада активности Солнца.

27 января 1971 г. за несколько дней до стартаАполлона 14 началась умеренная магнитная буря, перешедшая в малую бурю 31 января, которую вызвала солнечная вспышка в направлении к Земле 24.01.1971 гг.. При полете на Луну повышение уровня радиации можно было ожидать в 10-100 раз от средних значений.Аполлон 14 проходит через протонный радиационный пояс. Дозы будут огромными! НАСА заявило для Аполлон 14 дозу 0,127 рад/сут, что меньше дозы на орбитальной станции "Скайлэб 4" (1973-1974).

Аполлон 15 во время своей миссии на Луну находился в хвосте магнитосферы Земли несколько суток. Никакой магнитной защиты от электронов не было. Потоки электронов составляют несколько сот джоулей на квадратный метр за сутки. Сталкиваясь с обшивкой КА, они рождают жесткое рентгеновское излучение. Из-за электронной рентгеновской составляющей дозы радиации составят десятки рад (с учетом высокоэнергичных электронов, данные которых до сих пор отсутствуют, дозы увеличивают). При возвращении на Землю Аполлон 15 проходит внутренний радиационный пояс. Суммарная доза радиации огромная. НАСА заявлено 0,024 рад/сут.

Аполлону 17 (последняя высадка на Луну) до старта предшествовало три мощных магнитных шторма: 1) 17-19 июня, 2) 4-8 августа после мощного солнечно-протонного события , 3) с 31 октября по 1 ноября 1972 гг.. Траектория Аполлон 17 проходит через протонный радиационный пояс. Это смертельно опасно для человека! НАСА заявляет дозу радиации 0,044 рад/сут, что в три раза меньше меньше дозы на орбитальной станции "Скайлэб 4" (1973-1974).

8) Для оценки дозы радиации Robert A. Braeunig пренебрегает опасным для человека протонным вкладом радиационного пояса Ван Алена и использует неполные данные электронного радиационного пояса.

Для оценки дозы радиации Роберт использует неполные данные VARB, илл. 9

Илл. 11. Дозы радиации в поясе Ван Алена и траектория Аполлон 11 по Robert A. Braeunig.

Из илл. 11 видно, что часть траектории Аполлон 11 проходит выше недостающей данных РПЗ, погрешность дозы радиации составляет почти порядок. По такой картинке нельзя оценить дозы радиации!

Кроме этого, данная иллюстрация касается только электронного радиационного пояса. Это видно из илл. 12.

Илл. 12. Дозы радиации в поясе Ван Алена от электронной составляющей (1990-1991 г.).

Нужно отметить, что иллюстрации 11 и 12 аналогичны флюенсу электронов с энергией 1 Мэв в радиационном поясе Ван Алена по НАСА - The Van Allen Belts.

Илл. 13. Профиль электронов относительно геомагнитного экватора по НАСА.

Тогда, на основе данной иллюстрации можно восстановить картину дозы радиации для электронного РПЗ.

Илл. 14. Дозы радиации в электронном радиационном поясе Земли и траектория Аполлон 11, Аполлон 14, Аполлон 15 и Аполлон 17.

Илл. 14 аналогичная ил. 12, разница в полных данных электронного РПЗ.

Согласно илл. 14, Аполлон 11 проходит уровень радиации 7,00Е-3 рад/сек за 50 минут. Суммарная доза составит D=7,00Е-3*50*60=21,0 рад. Это почти в 1,8 раз больше, чем указано в статье Роберта. При этом мы только рассматриваем дозу на транслунной траектории и не учитываем обратное прохождение электронного РПЗ.

Учетом вклада протонного радиационного пояса пренебрежено в статье Robert A. Braeunig. Нет данных радиационной опасности! А ведь вклад протонного РПЗ в поглощенную дозу радиации может быть на порядок больше и опасный для человека.

По какой причине автор, который рассчитывает транслунную траекторию Аполлон 11 и является авторитетом, не замечает главного? По одной причине - для невежественного читателя, ибо обыватель доверяет авторитетному источнику и не важно, что автор мошенничает в пользу аферы.

9) Роберт неправильно обсуждает радиационную защиту Аполлонов.

До сего времени считалось, что во внутреннем поясе Ван Аллена радиация довольно сильная. И вот тут устоявшееся мнение недавно было разрушено исследованиями, которые показали, что на самом-то деле самые энергичные электроны, самые быстрые, которые находятся во внутреннем поясе, довольно редки. Так что астронавты могут выдохнуть. Им теперь не так страшно летать в той области, поскольку нет опасности сильного повреждения здоровья радиацией.

Последние данные должны помочь ученым понять, а также зафиксировать, эффекты от высоко расположенных мест ядерных взрывов. Причем работа ведется в сложных условиях, когда приходится обнаруживать слабые сигналы через сильный фон помех. Исследователи сравнивают свою работу с поиском пары снежинок в сильнейшем ливне. Ведь этот ливень как-то надо игнорировать, чтобы более подробно изучить снежинки, понять, какие они, как образуются и прочее.

Что такое пояс Ван Аллена

По сути пояс Ван Аллена – это две зоны кольцеобразного вида, состоящие из заряженных частиц. И это все окружает нашу планету. К сожалению прошлые миссии не справились с задачей различить электроны от протонов с высокой энергией во внутреннем поясе. Но сегодня применяется специальное устройство Магнитный электронный и ионный спектрометр – MagEIS, который позволил при помощи зондов рассмотреть отдельные частица пояса. Были обнаружены необычные факты. Во внутреннем поясе нет ни одного сверхбыстродействующего электрона, известного, как релятивистский.

Конечно, все лаборатории мира проявляют большой интерес в отношении прогноза космической погоды для наших аппаратов: спутников, кораблей. Недаром существует специальное соглашение о запрете проведения испытаний ядерного оружия в космосе.

Пока что наблюдения за Ван Алленом показали, что внешний пояс намного активней, и когда происходят интенсификация магнитных бурь, когда частицы солнечного ветра бьют по нашей системе, он начинает пульсировать. Пояс как бы растет и тут же сжимается в ответ на такой раздражитель. Внутренний же пояс более стабилен. Разве что если буря слишком интенсивная, то может протолкнуть релятивистские электроны вглубь ближе к Земле.

Радиационный пояс Земли (РПЗ), или пояс Ван Аллена - это область ближайшего космического пространства около нашей планеты, имеющая вид кольца, в которой находятся гигантские потоки электронов и протонов. Земля удерживает их с помощью дипольного магнитного поля.

Открытие

РПЗ был обнаружен в 1957-58 гг. учеными из Соединенных Штатов и СССР. "Эксплорер-1" (на фото ниже), первый космический спутник США, запуск которого состоялся в 1958 году, предоставил очень важные данные. Благодаря проведенному американцами бортовому эксперименту над поверхностью Земли (на высоте примерно 1000 км), был найден пояс радиации (внутренний). Позже на высоте около 20000 км была обнаружена вторая такая зона. Не существует четкой границы между внутренним и внешним поясами - первый постепенно переходит во второй. Эти две зоны радиоактивности различаются по степени заряженности частиц и их составу.

Данные области стали называться поясами Ван Аллена. Джеймс Ван Аллен - физик, эксперимент которого помог их обнаружить. Ученые выяснили, что эти пояса состоят из солнечного ветра и заряженных частиц космических лучей, которые притягиваются к Земле ее магнитным полем. Каждый из них формирует тор вокруг нашей планеты (фигуру, которая по форме напоминает пончик).

В космосе с того времени было проведено множество экспериментов. Они позволили исследовать основные особенности и свойства РПЗ. Не только у нашей планеты существуют радиационные пояса. Они имеются и у других небесных тел, которые обладают атмосферой и магнитным полем. Пояс радиации Ван Аллена был обнаружен, благодаря межпланетным кораблям США у Марса. Кроме того, американцы нашли его у Сатурна и Юпитера.

Дипольное магнитное поле

У нашей планеты имеется не только пояс Ван Аллена, но и дипольное магнитное поле. Оно представляет собой набор магнитных оболочек, вложенных друг в друга. Структура этого поля напоминает кочан капусты или луковицу. Магнитную оболочку можно представить себе как сотканную из силовых магнитных линий замкнутую поверхность. Чем ближе к центру диполя находится оболочка, тем больше становится напряженность магнитного поля. Кроме того, импульс, который требуется заряженной частице для проникновения в нее извне, также увеличивается.

Итак, N-я оболочка обладает P n . В случае, когда начальный импульс частицы не превышает P n , ее отражает магнитное поле. Частица тогда возвращается в космическое пространство. Однако бывает и так, что она оказывается на N-й оболочке. В этом случае она уже не способна ее покинуть. Захваченная частица будет находиться в ловушке до тех пор, пока она не рассеется или, столкнувшись с остаточной атмосферой, не потеряет энергию.

В нашей планеты одна и та же оболочка находится на различном расстоянии от земной поверхности на разных долготах. Это происходит из-за несовпадения оси магнитного поля с осью вращения планеты. Данный эффект заметен лучше всего над Бразильской магнитной аномалией. В этой области силовые магнитные линии опускаются, и захваченные частицы, движущиеся по ним, могут оказаться ниже 100 км высоты, а значит, погибнуть в земной атмосфере.

Состав РПЗ

Внутри радиационного пояса распределение протонов и электронов неодинаково. Первые находятся во внутренней его части, а вторые - во внешней. Поэтому на раннем этапе исследования ученые считали, что имеются внешний (электронный) и внутренний (протонный) радиационные пояса Земли. В настоящее время это мнение уже неактуально.

Наиболее значительным механизмом генерации заполняющих пояс Ван Аллена частиц является распад альбедных нейтронов. Необходимо отметить, что нейтроны создаются, когда атмосфера взаимодействует с Поток этих частиц, движущихся по направлению от нашей планеты (нейтроны альбедо), проходит через магнитное поле Земли беспрепятственно. Однако они являются нестабильными и легко распадаются на электроны, протоны и электронное антинейтрино. Радиоактивные альбедные ядра, обладающие большой энергией, распадаются внутри зоны захвата. Именно так пояс Ван Аллена пополняется позитронами и электронами.

РПЗ и магнитные бури

Когда начинаются сильные эти частицы не просто ускоряются, они покидают радиоактивный пояс Ван Аллена, высыпаясь из него. Дело в том, что, если конфигурация магнитного поля меняется, зеркальные точки могут быть погружены в атмосферу. В этом случае частицы, теряя энергию (ионизационные потери, рассеяние) изменяют питч-углы, а затем гибнут, достигнув верхних слоев магнитосферы.

РПЗ и северное сияние

Радиационный пояс Ван Аллена окружен плазменным слоем, представляющим собой захваченные потоки протонов (ионов) и электронов. Одна из причин такого явления, как северное (полярное) сияние - это то, что частицы высыпаются из плазменного слоя, а также частично из внешнего РПЗ. Северное сияние представляет собой излучение атомов атмосферы, которые возбуждаются из-за столкновения с высыпавшимися из пояса частицами.

Исследование РПЗ

Почти все основополагающие результаты исследований таких образований, как радиационные пояса, были получены примерно в 1960-70-е годы. Недавние наблюдения с применением межпланетных кораблей и новейшей научной аппаратуры позволили ученым добыть очень важные новые сведения. Пояса Ван Аллена вокруг Земли продолжают изучаться и в наше время. Вкратце расскажем о важнейших достижениях в этой области.

Данные, полученные от "Салюта-6"

Исследователи из МИФИ в начале 80-х годов прошлого века исследовали потоки электронов с высоким уровнем энергии в ближайшей окрестности нашей планеты. Для этого они использовали аппаратуру, которая находилась на орбитальной станции "Салют-6". Она позволяла ученым очень эффективно выделять потоки позитронов и электронов, энергия которых превышает 40 МэВ. Орбита станции (наклонение 52°, высота около 350-400 км) проходила в основном ниже радиационного пояса нашей планеты. Однако она все-таки задевала внутреннюю его часть у Бразильской магнитной аномалии. При пересечении этого района были найдены стационарные потоки, состоящие из высокоэнергичных электронов. В РПЗ до этого эксперимента были зафиксированы только электроны, энергия которых не превышала 5 МэВ.

Данные искусственных спутников серии "Метеор-3"

Исследователи из МИФИ провели дальнейшие измерения на искусственных спутниках нашей планеты серии "Метеор-3", у которых высота круговых орбит составляла 800 и 1200 км. На этот раз прибор внедрился в РПЗ очень глубоко. Он подтвердил результаты, которые были получены ранее на станции "Салют-6". Затем исследователи получили еще один важный результат, использовав установленные на станциях "Мир" и "Салют-7" магнитные спектрометры. Было доказано, что обнаруженный ранее стабильный пояс состоит исключительно из электронов (без позитронов), энергия которых очень велика (до 200 МэВ).

Открытие стационарного пояса ядер CNO

Группа исследователей из НИЯФ МГУ в конце 80-х-начале 90-х годов прошлого века осуществила эксперимент, нацеленный на изучение ядер, которые расположены в ближайшем космическом пространстве. Данные измерения были проведены с использованием пропорциональных камер и ядерных фотоэмульсий. Они осуществлялись на ИСЗ серии "Космос". Ученые обнаружили наличие потоков ядер N, O и Ne в области космического пространства, в которой орбита искусственного спутника (наклонение 52°, высота около 400-500 км) пересекала Бразильскую аномалию.

Как показал анализ, эти ядра, энергия которых достигала нескольких десятков МэВ/нуклон, имели не галактическое, альбедное или солнечное происхождение, поскольку они никак не могли с такой энергией глубоко внедриться в магнитосферу нашей планеты. Так ученые обнаружили аномальную компоненту космических лучей, захваченную магнитным полем.

Малоэнергичные атомы, находящиеся в межзвездной материи, способны проникать в гелиосферу. Затем ультрафиолетовое излучение Солнца их ионизирует однократно или двукратно. Образовавшиеся в результате этого заряженные частицы разгоняются на фронтах солнечного ветра, достигая нескольких десятков МэВ/нуклон. Затем они проникают в магнитосферу, в которой захватываются и полностью ионизируются.

Квазистационарный пояс протонов и электронов

На Солнце 22 марта 1991 г. случилась мощная вспышка, которая сопровождалась выбросом огромной массы солнечного вещества. Оно достигло магнитосферы к 24 марта и изменило ее внешнюю область. В магнитосферу ворвались частицы солнечного ветра, имевшие большую энергию. Они достигли района, в котором тогда находился CRESS, американский спутник. Установленные на нем приборы зафиксировали резкое возрастание протонов, энергия которых составляла от 20 до 110 МэВ, а также мощных электронов (около 15 МэВ). Это свидетельствовало о появлении нового пояса. Сначала квазистационарный пояс наблюдали на целом ряде космических аппаратов. Однако лишь на станции "Мир" он изучался в течение всего срока жизни, составляющего около двух лет.

Кстати, в 60-х годах прошлого столетия в результате того, что в космосе взорвались ядерные устройства, появился квазистационарный пояс, состоящий из электронов, имеющих малые энергии. Он просуществовал примерно 10 лет. Радиоактивные осколки деления распадались, что и было источником заряженных частиц.

Есть ли РПЗ на Луне

У спутника нашей планеты отсутствует радиационный пояс Ван Аллена. Кроме того, у него нет и защитной атмосферы. Поверхность Луны открыта солнечным ветрам. Сильная если бы она произошла во время лунной экспедиции, испепелила бы и астронавтов, и капсулы, поскольку произошел бы выброс колоссального потока радиации, которая является смертельной.

Можно ли защититься от космической радиации

Этот вопрос уже долгие годы интересует ученых. В небольших дозах радиация, как известно, практически не влияет на состояние нашего здоровья. Однако она безопасна лишь тогда, когда не превышает определенный порог. Знаете ли вы, какой уровень радиации вне пояса Ван Аллена, на поверхности нашей планеты? Обычно содержание частиц радона и тория не превышает 100 Бк на 1 м 3 . Внутри РПЗ эти показатели намного выше.

Безусловно, радиационные пояса Земли Ван Аллена очень опасны для человека. Их воздействие на организм изучало множество исследователей. Советские ученые в 1963 году заявили Бернарду Ловеллу, известному британскому астроному, что им неизвестно средство защиты человека от воздействия радиации в космосе. Это означало, что с ней не могли справиться даже толстостенные оболочки советских аппаратов. Каким же образом используемый в капсулах американцев тончайший металл, почти как фольга, смог защитить астронавтов?

Согласно заверениям НАСА, оно отправило астронавтов на Луну лишь тогда, когда не ожидалось вспышек, которые организация способна предсказывать. Именно это позволило снизить до минимума радиационную опасность. Другие специалисты, впрочем, утверждают, что можно только примерно предсказать дату больших излучений.

Пояс Ван Аллена и полет на Луну

Леонов, советский космонавт, в 1966 году все же вышел в открытый космос. Однако он был одет в сверхтяжелый свинцовый костюм. А уже через 3 года астронавты из США прыгали по лунной поверхности, причем явно не в тяжеленных скафандрах. Возможно, специалистам из НАСА за эти годы удалось обнаружить сверхлегкий материал, который надежно защищает космонавтов от радиации? до сих пор вызывает множество вопросов. Один из основных аргументов тех, кто считает, что американцы не высаживались на нее - существование радиационных поясов.