Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
1121 Budapest, Konkoly Thege Miklós út 29-33. * Postacím: 1525 Budapest 114, Pf. 49. * Telefon: +36 1 392 2222 * E-mail: aeki@aeki.kfki.hu

Űrállomás-dozimetria

A bennünket a földön folyamatosan érő természetes ionizáló sugárzás (háttérsugárzás) részben a kőzetekben végbemenő radioaktív bomlásokból, részben a kozmikus sugárzásból ered. Utóbbi összetevői a galaktikus kozmikus sugárzás, mely a csillagközi térből érkezik és a szoláris kozmikus sugárzás, mely a Napból származik. A galaktikus kozmikus sugárzás elsősorban nagyenergiájú töltött részecskékből áll, az összes elem (így a nagyrendszámú elemek) ionjait tartalmazza, és a csillagközi térben általában állandó intenzitású. A szoláris kozmikus sugárzást kisebb energiájú komponensek alkotják, fő összetevői protonok és elektronok, intenzitásuk a naptevékenység függvényében széles határok között változik. Napkitörések idején nehezebb ionok is megjelenhetnek, és a sugárzási szint sok nagyságrenddel megnőhet. A galaktikus és szoláris kozmikus sugárzás kölcsönhatásban állnak egymással; a szoláris kozmikus sugárzás intenzitásának növekedésekor a Naprendszeren belül a galaktikus kozmikus sugárzás szintje csökken.

A földfelszínen kettős "védőpajzs" alatt élünk. A Föld mágneses tere a kozmikus sugárzás töltött részecskéit eltéríti, mintegy befogja, létrehozva a földkörüli sugárzási övezetet (van Allen-öv), melynek belsejében a sugárzási szint igen nagy. A sugárzási övezet a földfelszíntől számított mintegy ötszáz kilométer magasságban kezdődik; a mágneses erővonalak irányának és sűrűségének megfelelően védőhatása az Egyenlítő fölött maximális, és a pólusokhoz közeledve erősen csökken. Kitüntetett hely a brazil partok fölötti égtér, ahol - a Föld mágneses tengelyének a geometriai tengelyéhez képesti eltolódása miatt - a sugárzási övezet mélyebbre nyúlik le (Dél-atlanti anomália). A védőpajzs másik eleme maga a légkör; főként annak alsó, sűrű rétegei a maradék kozmikus sugárzást nagy részben elnyelik.

Fentiekből következik, hogy a tengerszint feletti magassággal a sugárzás intenzitása nő. Űrhajók esetében, alacsony földkörüli pályán a védőpajzs egyik eleme (a légkör) már teljesen hiányzik, a dózisterhelés a földinek akár százszorosa is lehet. Az űrállomások a légkör fékező hatásának csökkentése érdekében egyre magasabb pályán keringenek, és a technológia fejlődésével faluk, ami járulékos védelmet ad, egyre vékonyabb. A növekvő pályamagassággal egyre hosszabb szakaszon repülnek a Dél-atlanti anomáliában; a napi kétszeri, egyenként alig negyedórás átrepülés alatt ugyanannyi dózist gyűjtenek össze, mint a pálya "normál" szakaszain egész nap. Nem véletlen, hogy űrhajók, űrállomások 500 km feletti magasságban sohasem keringenek, és pályájuk hajlásszöge se nagyobb 60°-nál.

Földkörüli pályán keringő objektumoknál - azok környezetében éppúgy, mint belsejében - a sugárzási tér igen bonyolult, időben és térben nagyon inhomogén. A kozmikus sugárzásnak a felső légkörrel, illetve az űrhajó szerkezeti elemeivel (beleértve annak falát) való kölcsönhatása másodlagos sugárzásokat (például fékezési röntgen-, neutron-sugárzást) hoz létre. Napkitörések idején a sugárzási szint jelentősen megnőhet. Ma már az űrrepülés műszaki kockázata aránylag kicsi, az űrállomásokon folyó állandó, szolgálatszerű tevékenység következtében az űrben való tartózkodás időtartama jelentősen megnőtt. Az igen nagy költséggel kiképzett űrhajósok aktív pályafutásának egyre inkább csak dózisterhelésük korlátja szab határt. Az asztronauták űrállomáson kívüli tevékenysége (űrséta) is egyre gyakoribb és hosszabb idejű, ahol fokozottan vannak sugárterhelésnek kitéve. A Nemzetközi Űrállomás összeszerelése alatt már a naptevékenységet folyamatosan figyelő speciális riasztószolgálat működik, melynek jelzése nyomán az űrsétát azonnal megszakítják.

Sugárvédelmi szempontból a jövőbeli bolygóközi utazások még kritikusabbak. A van Allen-övezet védelme alól kilépve, különlegesen nagy napkitörések idején az űrhajósok - kellő járulékos védelem hiányában - még halálos dózist is kaphatnának.