Эксперимент по одновременному воздействию ослабленного магнитного поля в «сфере Гельмгольца» и заряженных частиц на модельные объекты
Космические лучи и отсутствие привычного геомагнитного поля – два из наиболее опасных факторов, которые нужно учитывать при подготовке дальнего пилотируемого космического полёта на Марс и работе на лунной базе. Одновременное влияние этих двух факторов на некоторые биологические объекты недавно исследовали сотрудники Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ (НИИЯФ МГУ) совместно с коллегами из Института медико-биологических проблем РАН и биологического факультета МГУ. Были выполнены три серии экспериментов на одноклеточных биологических объектах – гематококкусах и синехоцистисах (водоросли) а также на модельном биологическом объекте - каротиноидах.
Галактические космические лучи, опасные для экипажа космического корабля мощной дозой радиоактивного облучения, имитировал пучок ускоренных альфа-частиц из 120-сантиметрового циклотрона НИИЯФ МГУ. Ускоренные частицы выводились из вакуумного ионопровода циклотрона на воздух и попадали на кювету с суспензией водорослей, которая располагалась в центре трёхкомпонентной системы катушек Гельмгольца диаметром 0,9 метров, с помощью которой обеспечивали ослабление магнитного поля Земли.
Магнитное поле Земли необходимо для нормальной жизнедеятельности биологических объектов. Это показали, в частности, предыдущие эксперименты той же научной группы с яйцами японского перепела – одних из возможных компонентов биорегенеративной системы жизнеобеспечения космонавтов на лунной базе и во время дальних полётов. Оказалось, что в условиях ослабленного магнитного поля Земли нормальное развитие эмбрионов большинства яиц невозможно. У большинства из них появились различные аномалии в развитии сердечно-сосудистой системы. Ослабление магнитного поля Земли в этих экспериментах варьировалось в интервале от 100 до 1000 раз. А магнитное поле на Луне и при дальнем полёте в тысячи и десятки тысяч раз меньше, чем привычное магнитное поле Земли.
Кстати, на человека пребывание даже в относительно слабых гипомагнитных условиях действует отрицательно. Именно поэтому в России впервые в мире установлены ограничения на предельные величины коэффициента ослабления магнитных полей Земли в быту и на производстве (СанПин 2.1.8/2.2.4.2489-09).
Что касается околоземных полётов, то здесь проблемы отсутствия привычного магнитного поля Земли нет. Такой полёт осуществляется на орбитах высотой несколько сот километров (орбита МКС около 400 км), где ослабление геомагнитного поля меньше даже тех значений, которые регламентированы для жилых и общественных зданий на Земле.
Как уже отмечалась выше, испытания проводились на простейших одноклеточных водорослях – гематококкусах и синехоцистисах, а также на модельном биологическом объекте - каротиноидах. До начала эксперимента их содержали в гипомагнитных условиях около полутора суток. Эксперимент с облучением проводился при ослаблении магнитного поля Земли и без ослабления. Облучению образцы подвергали в течение нескольких минут.
До настоящего времени предполагается, что как в условиях привычного геомагнитного поля, так и в гипомагнитных космические лучи оказывают на биологический объект приблизительно одинаковое воздействие. Но результаты эксперимента показали, что негативное воздействие космических лучей заметно отличается в условиях ослабленного магнитного поля Земли.
Таким образом, на дальних космических кораблях и на лунной базе необходимо создание не только экранирующей защиты от космических лучей, но и аналога геомагнитного поля для некоторых компонент системы жизнеобеспечения и космонавтов. Параметры устройства для создания такого аналога могут быть определены в дальнейших исследованиях.
Эти первые результаты по воздействию космических лучей на биологические объекты в ослабленном геомагнитном поле должны быть тщательно проверены на различных биообъектах. Эксперименты продолжаются.
Работа выполняется при использовании оборудования, приобретенного за счёт «Программы развития Московского университета».