Общая характеристика работы (стр. 7 )

Предложения Российской стороны по нормированию ЭМП на МКС, в разработке которых принимал непосредственное участие соискатель, сводятся к следующему. Поскольку МКС является международным объектом, целесообразно принять (с соответствующей коррекцией) в качестве уровней ЭМП на борту рекомендации по уровням для населения, разработанные Международным Комитетом по защите от неионизирующих излучений (ICNIRP) при ВОЗ. Это тем более имеет основание, поскольку рекомендации ICNIRP в настоящее время приняты как исходные для Стандартов многих стран и рассматриваются в качестве предполагаемого Стандарта Европейского Сообщества. Наши предложения по его коррекции для МКС заключаются в том, чтобы в области тех частот, где уровни, регламентируемые для населения Стандартом какой-либо страны-участницы МКС (например, Канады), меньше уровней, предлагаемых ICNIRP, соответственно снизить последние, сохранив их зависимость от частоты.

В п. 2.1.1 приводятся сведения о характеристиках межпланетного магнитного поля и о величине магнитного поля на поверхности Марса и Луны. Величина магнитной индукции межпланетного поля на орбите Земли меняется в пределах ~ (102÷101) нТл, что в тысячи и десятки тысяч раз меньше величины привычного ГМП на поверхности Земли. Зависимость напряженности межпланетного магнитного поля от расстояния при удалении от Солнца в первом приближении принимают за гиперболическую. Магнитное поле Марса в 500-1000 раз меньше ГМП. Магнитное поле на поверхности Луны в большинстве областей неотличимо от межпланетного поля, хотя существуют участки с несколько большей намагниченностью. При лунных экспедициях астронавты уже сталкивались с отсутствием привычного ГМП на борту, но непродолжительное время.

В п. 2.1.2 приводятся сведения о магнитной обстановке на борту орбитальных объектов. В результате движения объекта по орбите и непрерывного изменения его геомагнитных координат уровень ГМП на борту колеблется, причем амплитуда этих колебаний на порядок и более превосходит такие магнитные бури, которые случаются всего один раз в несколько лет. Впервые на возможную биологическую значимость этих колебаний обратил внимание (Dubrov, 1978). Более детально этот вопрос был рассмотрен в нашей работе (Труханов и др., 1984), в которой затрагивалась также и более общая проблема возможного влияния вариаций уровня ГМП на человека при перемещении его в пространстве. Интенсивность воздействия этих вариаций наиболее высока в условиях технологической цивилизации. Возможно, что именно это обстоятельство приводит к «стиранию» реакций на космофизические воздействия. Как известно, если на колебательную систему (а биологический объект обладает подобными свойствами) воздействовать с частотой, значительно большей, чем частота автоколебаний, то она перестает реагировать на воздействия, которые ранее могли приводить к сильным возмущениям вплоть до развития неустойчивостей. С одной стороны, такое воздействие оказывается полезным. С другой стороны, это может приводить к перенапряжению компенсаторных систем организма.

П. 2.2 представляет собой краткий обзор имеющихся литературных данных о биологических эффектах воздействия слабых и сверхслабых магнитных полей, а также гипомагнитных условий. Рассматриваются, также кратко, теоретические работы по механизмам воздействия. В литературе имеются сведения о влиянии пониженного магнитного поля на жизнедеятельность (Копанев, Шакула, 1885, Бинги, 2002, Binhy, 2006, Pokhodzey, 2006). Как правило, оно отрицательно. Эти данные получены как в опытах на биологических объектах, так и при обследованиях операторов, находившихся в экранированных помещениях. Отмечено влияние гипомагнитных условий на модельные физико-химические системы и на воду. Не вполне ясно, что обуславливает эти эффекты – снижение уровня собственно ГМП, снижение уровня его колебаний или же искажение их спектра. Возможно, что играют роль все три фактора. Возможность воздействия слабых магнитных полей, тем более, частот десятков-сотен Гц до недавнего времени исключалась большинством научного сообщества. Эксперименты, свидетельствовавшие о воздействии слабых ПеМП на биологические объекты (в том числе, на культуры клеток, микроорганизмы и т. д.), а также на модельные физико-химические системы, рассматривались как артефакты или вообще игнорировались. Впервые строгие и воспроизводимые результаты с теоретическим анализом и объяснениями механизма воздействия слабых ПМП и ПеМП на реакции с участием радикалов появились в известных работах (Бучаченко и др. 1978, Salikhov et al., 1984,Франкевич, 1978). Основой для их объяснения явились новые эффекты проявления спинового запрета в радикальных реакциях под влиянием взаимодействий магнитной природы (зеемановских и сверхтонких). Был обнаружен синергизм действия переменных магнитных полей и постоянного магнитного поля на циклотронных частотах ионов (кальций и др.). В работе (Шувалова, 1991), которой руководил (Пущино), было продемонстрировано, что синергизм наблюдается и в растворе. Этот результат был очень важен, поскольку показал, что эффект происходит на молекулярном уровне. Принципиально новые теоретические объяснения воздействия слабых магнитных полей были предложены в работах (Леднев, 1996, Бинги, 2000, Binhi, 2002, Бинги, Чернавский, 2005) и других исследователей. Они также рассматриваются в п. 3.2.

В п. 2.3 рассматриваются вопросы создания искусственного ГМП на борту межпланетного корабля с помощью специальной магнитной системы. Как отмечалось нами в (Труханов, 2002, 2003а, Тrukhanov 2003б, Тrukhanov, Lugansky, 2006), такое решение проблемы длительного нахождения экипажа в гипомагнитных условиях при межпланетном полете, по-видимому, оптимально.

Магнитная система должна удовлетворять следующим очевидным требованиям:

- создавать близкое по величине к ГМП и достаточно однородное магнитное поле в сравнительно большом объеме обитаемого отсека;

- иметь минимально возможные габариты, удобную конструкцию и, в частности, не создавать трудностей при внекорабельной деятельности;

- обладать сравнительно небольшой массой и небольшим энергопотреблением.

На межпланетном корабле можно ограничиться магнитной системой, создающей лишь один компонент магнитного поля - продольный по отношению к кораблю. Целесообразно использование соленоидальных систем.

r, м

Нами были выполнены соответствующие расчеты и показано в упомянутых выше работах, что магнитные системы могут обладать сравнительно небольшой массой и небольшим энергопотреблением. При этом в зависимости от числа секций соленоидальной системы ее масса и энергопотребление изменяются практически незначительно. При увеличении числа секций однородность поля существенно растет. Это обеспечивает достаточную свободу при проектировании подобных систем. Приведем пример. При радиусе обитаемого отсека 2,0 м и его длине - 32 м и при условии, что магнитное поле обеспечивается соленоидом с током порядка 7·101 А·витков/м, у которого однородность поля достигается оптимальным расположением витков по длине, в обитаемом объеме такой соленоид будет создавать напряженность магнитного поля ~ 40 А/м., Это поле соответствует величине ГМП на широте г. Москвы. Среднеквадратическая неоднородность магнитного поля у этого соленоида на данной длине составляет ~ 1 %.

 

Рис. 3. Изолинии магнитного поля в обитаемом объеме межпланетного корабля.

Показана половина симметричной системы, число секций – 14. Отношение

длины к радиусу 1:16. Значения поля по радиусу отнесены к полю на оси

Энергопотребление системы из алюминия при массе 5,5·101 кг не превышает 6·101 Вт (Тrukhanov, Lugansky, 2006) Здесь возникает типичная задача на оптимизацию: чем меньше сопротивление магнитной системы (т. е. чем ее масса больше), тем меньшую мощность она потребляет и тем меньше масса ее источника питания. И наоборот.

В случае использования на межпланетном корабле систем, создающих искусственное ГМП, предстоит решить ряд принципиальных вопросов (Труханов, 2002, 2003, Тrukhanov 2003, Тrukhanov, Lugansky, 2006). Например, какова должна быть наименьшая величина и однородность этого искусственного аналога ГМП? Требуется ли поддерживать поле постоянно или можно включать его лишь на какое-то время суток? Следует ли воспроизводить спектр колебаний и возмущений ГМП, и если да, то в каких диапазонах? Конечно, возможно, как нами уже отмечалось (Труханов, 2002, 2003, Тrukhanov 2003), и совсем простое решение – записать на месте старта ГМП и его колебания в отсутствие заметных геомагнитных возмущений и воспроизводить его на борту. Более «экзотический» вариант – отслеживать невозмущенное ГМП и его колебания на Земле (на космодроме), например, в течение суток, сжимать их по частоте и передавать на корабль, а там воспроизводить с исходной частотой, позволяя космонавтам, так сказать, пребывать в ГМП, но с суточным (или иным выбранным) запозданием.

В п. 2.4 в самом общем виде обсуждается возможность создания искусственного ГМП на лунной базе. Возможные технические решения зависят как от предполагаемого облика базы, так и от ответов на вопросы, поставленные в п. 2. 3 (например, требуется ли поддерживать поле постоянно или включать лишь на какое-то время суток и т. д.). Если «искусственное ГМП» окажется возможным включать лишь на какое-то ограниченное время (например, на время сна), то тогда система может напоминать соленоидальную систему для межпланетного полета. Если же окажется необходимым создавать искусственное ГМП на рабочих местах внутри лунной базы, то здесь, по-видимому, возможно применение тех систем, которые представлялись невыгодными для применения в межпланетном корабле (системы Максвелла, Гельмгольца, Гаррета и др.). При этом целесообразно рассмотреть два варианта их расположения – вертикальное и горизонтальное расположение плоскости витков. Вертикальный вариант потребует выемки заметного количества лунного грунта для своего размещения или же расположения рабочих мест на поднятой над поверхностью Луны площадке, что приведет к дополнительным затруднениям. При горизонтальном расположении работы с грунтом сведутся к созданию нескольких сравнительно узких и коротких траншей, в которых будут размещены кольцевые или прямоугольные витки.