автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.02, диссертация на тему:Динамическая модель радиационной обстановки для оперативного обеспечения радиационной безопасности космонавтов в космическом полете

На правах рукописи УДК 537.591:523.037:525.7

РГБ ОД

МИТРИКАС Виктор Георгиевич

ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КОСМОНАВТОВ В КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ

05.26.02 - «Безопасность, защита, спасение и жизнеобеспечение населения в чрезвычайных ситуациях'»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва, 2000 г.

Работа выполнена в Государственном научном центре

Российской Федерации - Институте медико-биологических

проблем Минздрава РФ.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук Хохлов В.Ф.

Доктор физико-математических наук Гецелев И.В.

Доктор физико-математических наук Мирошниченко Л.И.

Ведущая научная организация: Научно-исследовательский испытательный центр радиационной безопасности космических объектов.

/

Защита состоится « сг^^^^ООО г. в 4 ¿ часов

на заседании Диссертационного совета при институте биофизики МЗ по адресу: 123182, Москва, ул. Живописная, д.46. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИБФ Автореферат разослан «¡-щ^гл. 2000 г.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 123182, Москва, ул. Живописная, д.46.

Ученый секретарь Диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.

Пилотируемые космические полеты стали в настоящее время повседневной практикой. Необходимость постоянного контроля за радиационной обстановкой и уровнями радиационного воздействия на космонавтов определяют актуальность проблемы оперативного обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов. К началу эксплуатации станции «МИР» в нашей стране был накоплен определенный опыт обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов, нашедший свое отражение в системе ГОСТ (начальные номера 25645), включающей:

- нормы радиационной безопасности пилотируемых космических полетов длительностью до 3-х лет;

- модели радиационных рисков в период профессиональной деятельности космонавтов;

- модели источников космических ионизирующих излучений;

- методы расчета прохождения излучений через защиту и формирования поглощенных и эквивалентных доз.

Система обеспечения радиационной безопасности всегда рассматривалась как составная часть медико-биологического обеспечения космических полетов, включающего весь комплекс организационных, инженерно-технических, методических работ, проводимых как на этапах проектирования и создания космических аппаратов, так и во врем проведения полетов и после их завершения. В данной работе не рассматриваются вопросы, связанные с проектированием радиационной защиты и долгосрочным прогнозом радиационной обстановки на трассах планируемых полетов. Однако, разработанные алгоритмы и созданные по ним вычислительные программы могут успешно применяться в таких работах.

Эффективность защитных мероприятий часто зависит от заблаговременное™ их проведения. Поскольку прогноз радиационных условий осуществления полетов может быть сделан только с использованием компьютеров на основе вычислительных программ, обеспечивающих возможность учета различных факторов, влияющих на радиационную обстановку, численные методы учета таких факторов составляют основу методического оснащения при оперативном обеспечении радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

Цель работы: определение закономерностей динамики поглощенной дозы от протонов радиационных поясов Земли (РПЗ) в периоды между гшп СА и тах СА и совершенствование на их основе программно-методического оснащения Службы радиационной безопасности пилотируемых космических полетов (СРВ), в результате которого дежурный специалист СРВ имел бы возможность оперативно реагировать на изменения радиационной обстановки и обеспечивать руководство полетами и космонавтов конкретными практическими рекомендациями.

Для достижения этой цели были решены следующие задачи:

- разработка модели защищенности рабочих мест космонавтов на станции «МИР»;

- составление, отладка и ввод в эксплуатацию программ расчета радиационного воздействия от источников космических излучений (СКЛ, ГКЛ, РПЗ) с учетом вековых изменений геомагнитного поля, баллистических параметров орбиты и функций экранированности рабочих мест космонавтов;

- обоснование и построение динамической модели поглощенных доз от протонов РПЗ на основе статистического анализа данных ежесуточного мониторинга радиационной обстановки на станции «МИР».

-5-

Защищаемые положения:

1. Степень защиты космонавтов от воздействия ионизирующих излучений на борту КА, наряду с другими факторами, определяется пространственной неоднородностью распределения вещества в оборудовании и конструкциях станции «МИР».

2. Динамика мощности поглощенной дозы на станции «МИР» определяется динамикой космофизических индексов только на временных отрезках, сравнимых по продолжительности с длительностью цикла солнечной активности. На более коротких интервалах времени статистические связи между мощностью поглощенной дозы и различными космофизи-ческими индексами становятся недостоверными.

3. Возмущения геомагнитной обстановки не оказывают влияния на радиационную безопасность космонавтов внутри станции в периоды, когда отсутствуют солнечные протонные события.

4. Значения интенсивности протонов РПЗ на текущую дату определяются отношением массовой толщины верхней атмосферы вдоль силовой линии на год определения исходной интенсивности протонов к аналогичной величине на текущую дату, с учетом векового изменения геомагнитного поля.

5. Протоны РПЗ помимо нестационарных изменений, определяемых цикличностью солнечной активности, испытывают квазистационарные вариации с периодами 12,0 17,0 и 23,3 месяцев.

Научная новизна работы.

Разработана модель защищенности обитаемых отсеков станции «МИР» на основе анализа конструкторской документации, которая отличается от существующих рекомендаций ГОСТ учетом пространственной неоднородности вещества в конструкциях и оборудовании станции по нормальному закону. На основе анализа экспериментальных данных по форми-

рованшо поглощенных доз от протонов самых мощных в 22-м цикле солнечной активности (СА) солнечных протонных событий (СПС) были уточнены параметры распределения вещества в оборудовании.

Найдено, что динамика мощности поглощенной дозы в период 22-го цикла СА находилась практически в противофа-зе солнечной активности. Наиболее высокая положительная корреляция мощности поглощенной дозы (-0,89) наблюдалась с потоками протонов ГКЛ и с величиной, равной обратной плотности атмосферы, высокая отрицательная корреляция (~ -0,89) наблюдалась с потоком радиоизлучения Солнца и числами Вольфа.

Показано, что в отсутствие СПС на радиационную безопасность космонавтов внутри станции не оказывают влияния возмущения геомагнитной обстановки.

Обнаружены квазипериодические вариации мощности поглощенной дозы от протонов РПЗ с периодами около 12,0 17,0 и 23,3 месяцев.

Разработан комплекс вычислительных алгоритмов и программ в обеспечение методического оснащения Службы радиационной безопасности пилотируемых космических полетов, включающий:

- расчет орбиты в приближении малого эксцентриситета и учета поля тяготения Земли с точностью до второй зональной гармоники;

- расчет Ь-, В- координат с учетом линейной интерполяции гауссовых коэффициентов разложения геомагнитного поля, вносимых в программу каждые 5 лет;

- расчет функций экранированности рабочих мест космонавтов с учетом пространственной неоднородности распределения вещества по нормальному закону в конструкциях и оборудовании космического аппарата;

- расчет поглощенных и эквивалентных доз от заряженных частиц космических излучений с учетом вековых из-

менений геомагнитного поля Земли, обнаруженных квазипериодических вариаций интенсивности протонов РПЗ, баллистических параметров орбиты и функций экранированности рабочих мест космонавтов.

Решение поставленной задачи потребовало заново построения статистических моделей РПЗ для протонов и электронов для фаз шт СА и тах СА из-за наличия большого количества ошибок в ГОСТ 25645.138-139 (вычисленные согласно ГОСТ дифференциальные спектры частиц в ряде случаев имеют отрицательные значения). Модернизированная модель была проверена на основе советско-болгарского эксперимента «Люлин». Результаты проверки показали возможность использования разработанной модели РПЗ для оперативного обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов на станции «МИР».

На основе сформированной базы данных по результатам ежесуточного мониторинга радиационной обстановки на станции «МИР» удалось подойти к построению динамической модели протонов РПЗ. Обнаружены квазипериодические вариации мощности поглощенной дозы с периодами около 2-х лет, 17 - месяцев и около одного года, которые стали основой динамической модели протонов РПЗ.

Практическая значимость работы.

На основе обобщения опыта эксплуатации пилотируемых космических объектов совместно со специалистами Службы радиационной безопасности пилотируемых космических полетов, а также со специалистами других учреждений и предприятий разработаны новые регламентирующие документы по стандартизации:

- РД 50-25645. 222. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Общие требования к оперативному обеспечению радиационной безопасности полетов;

- РД 50-25645.223. Методические указания. Безопас-

ность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Экспертиза системы обеспечения радиационной безопасности полетов;

- РД 50-25645.216. Доза электронов. Методические указания. Радиационная безопасность космического аппарата в космическом полете. Метод расчета распределения поглощенной и эквивалентной доз космических излучений по толщине материалов на внешней поверхности космического аппарата на орбитах, проходящих через ЕРПЗ.

Вычислительные программы введены в эксплуатацию в Службе радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

Личный вклад соискателя подтверждается тем, что им разработаны программы:

- расчета орбиты в приближении малого эксцентриситета и учета поля тяготения Земли с точностью до второй зональной гармоники;

- расчета Ь- В- координат с учетом линейной интерполяции гауссовых коэффициентов разложения геомагнитного поля, вносимых в программу каждые 5 ле г;

- расчета функций экранированное™ рабочих мест космонавтов с учетом пространственной неоднородности распределения вещества по нормальному закону в конструкциях и оборудовании космического аппарата;

- расчета поглощенных и эквивалентных доз от заряженных частиц космических излучений с учетом вековых изменений геомагнитного поля Земли, обнаруженных квазипериодических вариаций интенсивности протонов РПЗ, баллистических параметров орбиты и функций экранированности рабочих мест космонавтов.

Соискатель также предложил формат представления данных в базе по динамике радиационной обстановки на станции «МИР», лично проверял корректность заносимой информации. Он внес, помимо статей, написанных без соав-

торов, определяющий вклад в расчетно-теоретическое описание исследуемых эффектов б совместные с другими авторами статьи:

- Модель защищенности обитаемых отсеков базового блока станции «МИР». -Косм, исслед. 1994, т. 32, № 3, с. 115123;

- Крупномасштабные вариации радиационной обстановки на орбите станции «МИР». - Косм, исслед., 1995, т.ЗЗ, № 4, с.389-394;

- Вариации солнечной активности и радиационная обстановка на станции «МИР» в период с 1986 по 1994 г. -Авиакосмическая и экологическая медицина. 1995, т.29, № 6, с.64;

- Проблемы обеспечения радиационного контроля на ОПС «МИР» в 22-м цикле солнечной активности. - Косм, исслед., 2000, т.38, № 2, с. 121-126.

Апробация работы. Материалы диссертации опубликованы в 8 статьях в рецензируемых журналах, 3 депонированных статьях, 3 тезисах докладов, 1 зарегистрированной базе данных, 3 регламентирующих документах по стандартизации.

Материалы диссертации доложены на XXIV Совещании постоянной рабочей группы по космической биологии и медицине стран-участниц программы «Интеркосмос», г. Ленинград, август 1991 г., на 9-м Конгрессе международной академии астронавтики «Человек в космосе», г. Кельн, июнь 1991 г., на XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, г. Москва, июнь 1998 г.

Объем н структура работы.

Диссертация изложена на 180 страницах машинописного текста, включая 28 таблиц и 34 рисунка, и состоит из введения, 4 глав, содержащих постановку задачи, описания материалов теоретических и экспериментальных исследований, и заключения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение.

Во введении отмечается актуальность исследований по определению функций экранированности рабочих мест космонавтов на борту КА аппаратов и по определению динамики поведения источников космических излучений для обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов. Там же сформулированы цели настоящей работы и положения, защищаемые автором, отмечается практическая направленность работы. Дано краткое содержание диссертации по главам.

В первой главе рассматривается общая характеристика проблемы обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов, включающая обзор факторов, определяющих радиационную опасность, краткое описание методик расчета поглощенных доз от космических излучений и моделей основных источников космических излучений.

Отправной точкой в решении задачи обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов является соблюдение норм радиационной безопасности, что требует знания условий осуществления космического полета, основными из которых являются:

- энергетические, зарядовые и угловые спектры космических излучений в конкретное календарное время;

- баллистические характеристики траектории полета;

- функции экранированности рабочих мест членов экипажа внутри КА.

Существует четыре основных источника космических излучений, способных давать заметный вклад в поглощенную дозу, воздействующую на космонавтов:

- протоны и электроны РПЗ;

- протоны и более тяжелые частицы галактических космических лучей (TKJI);

- протоны солнечных космических лучей (СКЛ);

- нейтроны космического пространства и альбедо.

Если характеристики космических излучений известны, то формируются другие аспекты проблемы радиационной безопасности:

- прохождение частиц через магнитосферу Земли (для СКЛ и ГКЛ);

- прохождение излучений через оболочку и оборудование КА или через скафандр при внекорабельной деятельности (ВКД);

- формирование дозного поля внутри КА и тела космонавта с учетом экранированности рабочих мест.

Первые два источника космических излучений имеют медленно меняющееся поведение во времени, наиболее характерным отличием которого, является практически двойное изменение интенсивности от периода max СА к периоду min CA. По этой причине наиболее распространенными моделями источников являются феноменологические описания, основанные на большом количестве экспериментальных данных. После различных видов обработки этих данных модели даются в виде таблиц или номограмм как для фазы шах СА, так и для фазы min CA. До конца нерешенным является вопрос о поведении источников (соответственно поглощенных доз) в промежуточное время.

Третий источник имеет ярко выраженный стохастический характер, и основная проблема заключается в прогнозе (долгосрочном и краткосрочном) времени возникновения СПС и спектральных характеристик протонов. Проведенные оценки показали, что вкладом в поглощенную дозу от электронов солнечных вспышек можно пренебречь.

Нейтроны свободного космического пространства рождаются при взаимодействиях частиц ГКЛ и СКЛ с вещест-

вом межпланетного пространства. Плотность потока таких нейтронов низкая и они практически не дают вклада в поглощенную дозу на орбитах пилотируемых КА. Нейтроны альбедо возникают в атмосфере Земли после взаимодействия с ней частиц ГКЛ. Такие нейтроны имеют максимум плотно-

'у

сти потока на высотах ~ 100г/см . По мере увеличения высоты орбиты КА вклад в поглощенную дозу таких нейтронов падает. В своей динамике нейтроны альбедо должны следовать за динамикой ГКЛ. Основные трудности в оценке вклада в поглощенную дозу от нейтронов связаны с экспериментальным подтверждением справедливости разработанных расчетных моделей.

Для определения параметров радиационной обстановки на орбите КА необходимо знать положение КА в каждый момент времени, т.е. его пространственные и геомагнитные координаты. Методы определения таких параметров хорошо разработаны.

Зная характеристики радиационной обстановки на орбите КА, необходимо уметь рассчитывать прохождение космических излучений через оболочку и оборудование КА, которые являются пассивной защитой от ионизирующего излучения. Методы расчета прохождения различных видов ионизирующих излучений через гомогенную защиту и формирования дозного поля от них разрабатывались многими авторами. Эти методы не только включены в учебники, но в ряде случаев оформлены в виде ГОСТов.

Основные сложности в вопросе обеспечения радиационной безопасности космических полетов связаны с получением функций экранированности рабочих мест членов экипажа веществом защиты. Альтернативой экспериментальному определению функций экранированности является путь построения теоретических моделей компоновки КА и проверки этих моделей по результатам дозиметрического контроля в период проведения полетов.

Американскими специалистами, например, в период подготовки миссии Apollo был разработан расчетный метод определения функций экранированности на основе модельного описания компоновки командного отсека этого КА, который моделировался различными геометрическими телами. Размеры этих тел соответствовали технической документации. В расчетах поглощенных доз командный отсек моделировался несколькими сферическими секторами с постоянной толщиной защиты BiíyTpn каждого сектора и поглощенная доза определялась как суперпозиция доз, формирующихся за полубесконечными плоскими слоями гомогенного материала, толщина которого равна толщине материала в секторах. Недостатком такого подхода является представление вещества в виде гомогенной среды.

Недостатком ГОСТов, в которых представлены методы расчета поглощенных доз от космических излучений, является нормальное падение первичных протонов. Реальные источники космических излучений имеют, как правило, изотропную или близкую к ней направленность. Еще в кандидатской диссертации автора рассмотрено прямое моделирование методом Монте-Карло изотропного падения протонов CKJI с характеристической жесткостью Ro = 100 МВ на плоский слой защиты. Показано, что кривая ослабления поглощенной дозы в диапазоне толщин 3-20 г/см2 лежит ниже кривой ослабления, полученной интегрированием по телесному углу кривой ослабления дозы при нормальном падении протонов. Ошибка использования дозовых кривых ослабления нормального падения для моделирования изотропного падения достигает 35% в зависимости от толщины защиты.

В главе приводятся краткие сведения об уровнях радиационного воздействия на космонавтов при осуществлении космических полетов и о вкладах в поглощенную дозу различных источников космических излучений. Поскольку определяющий вклад в поглощенную дозу на орбите станции

«МИР» дают протоны радиационных поясов Земли (РПЗ), то основное внимание в работе уделено моделям РПЗ, которые в настоящее время представлены американскими моделями АР-8, АЕ-8 и советскими ГОСТ для различных для фаз min CA и max СА. Неопределенность ГОСТ установлена в ±0,5 по логарифмам интенсивностей протонов и электронов, т.е. возможно различие результатов в 10 раз. Для промежуточных периодов рекомендуется проведение линейной интерполяции. Общая оценка возможностей американских моделей оценивается с коэффициентом неопределенности 2 для протонов и 6 для электронов. В главе показана необходимость решения сформулированных задач.

Вторая глава начинается с описания алгоритма расчета баллистических параметров орбиты в приближении малого эксцентриситета и учета поля тяготения Земли с точностью до второй зональной гармоники. На основе сравнений расчета с результатами радиоконтроля параметров орбиты делается вывод о применимости предложенного алгоритма расчета баллистических характеристик орбиты при оперативном обеспечении радиационной безопасности пилотируемых космических полетов. Показано, что эмпирический учет торможения атмосферой в форме экспоненциальной зависимости среднего радиуса орбиты от времени приводит к погрешности в высоте апогея -3,47км, в высоте перигея -0,38км, а погрешность в определении долготы восходящего узла составила всего 2,4° за 134 дня.

В расчетах L-, В- координат (L- в дипольном приближении экваториальное расстояние от центра Земли до магнитной силовой линии, выраженное в радиусах Земли, В- величина индукции магнитного поля) использованы известные алгоритмы. Представлены результаты исследования влияния шага вдоль силовой линии на точность определения L-, В- координат.

Используя положение ГОСТ о представлении КА в виде набора геометрических зон, образованных пересечениями различных геометрических фигур, с заполнением их различными веществами, построена модель КА и рассчитаны функции плотности распределения вероятности (ПРВ) обнаружить вещество на заданном расстоянии от любой точки внутри КА. Такие функции называются функциями экрани-рованности. Существенным моментом в их расчете является моделирование пространственной неоднородности распределения вещества, используемого в качестве защиты. Методики расчета спектров протонов по глубине блоков оборудования основаны на допущении о том, что оборудование можно описать случайной функцией в виде нормального закона. Расчеты дозовых полей внутри КА при наличии гетерогенной защиты основаны на взвешивании функции ослабления дозы в гомогенной защите с функциями ПРВ вещества в гетерогенной защите.

Геометрическая модель базового блока станции «МИР» была разработана на основании изучения макета станции и конструкторской документации. В модели использовано 73 поверхности первого и второго порядка, образующие своими пересечениями объемные зоны, заполняемые веществом с различной плотностью. Определены характеристики средних плотностей оборудования в каждой геометрической зоне.

Расчет функций экранированности проводился в соответствии с существующими рекомендациями (ГОСТ), но вместо метода Монте-Карло использовано численное интегрирование в сферической системе координат с шагом по <р = 2,5° и по Соб6 - 0,025, т.е. всего 11 520 точек. Для гомогенной составляющей защиты (оболочки КА) от каждой по телесному углу точки получали вклад, относимый в соответствующую ячейку массовой шкалы построения функции экранированно-

сти. При оценках вкладов в функцию экранированности от случайно-неоднородной составляющей защиты рассчитывалась вероятность встретить каждую заранее заданную массовую толщину, что увеличивало число точек построения, в среднем, в 13 -17 раз.

На основании сравнения расчетной и измеренной динамики мощности поглощенной дозы в период мощного солнечного протонного события 19-21.Х.89 г. удалось получить оценки дисперсии (а) распределения вещества по геометрическому размеру для двух групп оборудования. Для группы электротехнической и радиотехнической аппаратуры сг = 4,0г, для группы оборудования системы жизнеобеспечения и объединенной двигательной установки а - 5,152, где г - линейный размер зоны заполнения оборудованием. Использование полученных характеристик оборудования на станции «МИР» привело к вполне удовлетворительному согласию в расчетных и измеренных поглощенных дозах для других крупных СПС в период пилотируемой эксплуатации станции «МИР».

Завершается вторая глава анализом расчетных и измеренных поглощенных доз от протонов СПС, зарегистрированных на станции «МИР». В методику расчета введен учет вековых изменений геомагнитного поля, выраженный в динамике вертикальных жесткостей обрезания.

На основе выбранных значений параметров, характеризующих распределение вещества в модели базового блока станции «МИР», были проведены расчеты функций экранированности и определены эквивалентные плоскому слою толщины защит для спектров СПС для различных обитаемых отсеков:

- центральный пост управления (ЦПУ);

- каюты командира корабля (ККК) и бортинженера (КБИ) по две точки в каждой каюте - около наружной стенки

- 17-

(наруж.) и около внутренней стенки (внутр.);

- салон большого диаметра (СБД) две точки - около рабочего стола (раб.ст.) и около спортивных тренажеров (стад.);

- салон малого диаметра (СМД);

- переходный отсек (ПХО).

Из анализа полученных результатов следует, что наименее защищенным отсеком в базовом блоке станции «МИР» является переходный отсек, затем салон малого диаметра и каюты членов экипажа.

Наибольшая защищенность салона большого диаметра определяющим образом повлияла на рекомендации, выданные из СРБ руководству полетом и на борт станции «МИР» в период самых мощных СПС за 22-й цикл С А. Рекомендации заключались в том, чтобы с момента каждого входа станции «МИР» в приполярные шапки и до выхода из них космонавты не покидали салона большого диаметра и не заходили в каюты. Благодаря настоятельной просьбе руководства полетом эти рекомендации были выполнены и за СПС от 19.IX.89 г., только за 20 октября космонавты получили дозу радиационного воздействия в 3 раза меньше, чем, если бы таких рекомендаций не было.

Третья глава посвящена, в основном, проверке и совершенствованию статистической модели радиационных поясов Земли. Опыт оперативного обеспечения радиационной безопасности полетов на станции «МИР» в первые годы ее эксплуатации показал наличие большого количества различных ошибок в ГОСТе по пространственно-энергетическим характеристикам плотности потока протонов РПЗ, что привело к необходимости переопределения исходных моделей РПЗ. В главе описывается методика построения спектров для фаз min СА и max СА и обосновывается применение нелинейной интерполяции по времени между этими фазами СА различной для протонов и электронов. Для обеспечения пре-

емственности с существующими программами расчета радиационной обстановки на борту станции «МИР» представление литературных экспериментальных данных проводилась в форме, предложенной в существующих ГОСТ.

1=0

где: Зе - интенсивность потока заряженных частиц с энергией больше Е\

щ(В,Ц - коэффициенты разложения для различных

эпох СА.

Методика подготовки данных заключалась в следующем.

1. Сначала фиксировалось значение В- координаты и на координатную сетку: Ь- координата и Log(JE) наносились значения логарифмов интенсивностей протонов с энергией больше фиксированного значения Е. По нанесенным значениям строились графики таким образом, чтобы сохранялась логика характера зависимости при переходе от одной фиксированной энергии к другой, большей. В частности, не допускалось появления дополнительных максимумов.

2. Фиксировалось значение Х- координаты и на основе полученных в п.1 графиков на координатную сетку: Е (энергия) и Log(Jц) наносились значения логарифмов интенсивностей протонов для фиксированных значений В- координаты. По нанесенным значениям строились графики таким образом, чтобы с увеличением энергии график убывал (это должно обеспечить отсутствие отрицательных значений при вычислениях дифференциальных энергетических спектров) и при переходе от одного значения В- координаты к большему значению сохранялся бы характер и логика изменения графика. При малых значениях Ь- координаты, по мере увеличения В-координаты спектры интенсивностей протонов уплощаются, т.е. в дифференциальных энергетических спектрах можно

ожидать появления максимума при высоких энергиях.

3. Фиксировалось значение энергии £ и на основе полученных в п.2 графиков на координатную сетку: В- координата и Log(Jp) наносились значения интенсивностей протонов для фиксированных значений L- координаты. По нанесенным значениям строились графики таким образом, чтобы с увеличением значения В- координаты график убывал, и при переходе от меньшего значения L- координаты к большему значению сохранялся бы характер и логика изменения графика. Для протонов графики имеют сначала линейный характер зависимости Log(Jp) от В, затем начинается более быстрый спад с отрицательным значением кривизны.

4. После завершения построения графиков п.З возвращались к п.1 и вся процедура построения повторялась заново. Это позволило добиться общей согласованности всех плоских сечений общей 5 - мерной зависимости (Je как функция Е, В, L и цикла СА). Поскольку при больших значениях В -3,0 интенсивности протонов для фазы min CA и max CA совпадают, то значения Log(Jдля min CA являются репер-ными точками при проведении экстраполяции к большим значениям В- координаты и для max CA.

Выбирая из графиков значения Je для фиксированных значений Е, В, L получаем систему уравнений, решение которой дает значения ö,(2?,Z)- коэффициентов разложения для

разных эпох СА. Решение полученной системы уравнений проводилось с использованием определителя Вандермода.

Имея значения коэффициентов разложения интенсивностей протонов и электронов РПЗ для различных фаз СА, мы сталкиваемся с вопросом их интерполяции или интерполяции функционалов, вычисленных с их использованием, по времени между фазами цикла СА. Согласно многим существующим взглядам на проблемы солнечной активности, основным периодом циклической кривой солнечной активности

является 11 - летний цикл. Причем эта цикличность не строгая и носит «эруптивный» (взрывной) характер. По аналогии с аналитической аппроксимацией циклических кривых солнечной активности для чисел Вольфа в представлении Хвойко-вой и аналитической аппроксимацией частоты СПС с учетом квазидвадцатидвухлетней вариации представление для динамики поглощенной дозы от протонов РПЗ имеет вид:

2М

, ч D +D D -D

т~\(_ mm max _ mm max

Coi Ы '

+ aSin

Tc + t

Tc + tJ

где: Dmin - поглощенная доза от протонов в min С А;

Dmax - поглощенная доза от протонов в max СА;

Г - время, отсчитываемое от начала цикла (шах СА);

Тс - длительность цикла СА;

D +D

""" —— описывает среднее значение поглощенной дозы в конкретный момент времени в соответствии с динамикой геомагнитного поля и на конкретной высоте орбиты;

D - D

""" —— амплитуда около 11 -летней вариации;

амплиТуда около 22-летней вариации.

Динамика поглощенной дозы от электронов выражается похожей формулой, но время отсчитывается от min СА и во втором слагаемом в квадратных скобках вместо Sin стоит Cos.

Проверка разработанной модели осуществлена путем сравнения результатов расчета с данными эксперимента по определению внутри витковой динамики поглощенной дозы в период второго советско-болгарского космического полета в 1988 г. при прохождении станцией зоны Южно-Атлантической аномалии. При этом в расчете использованы функции эк-

ранированности дозиметрического прибора, вычисленные на основе результатов предыдущей главы. Результаты выполненных сравнений расчета с экспериментальными данными показали, что комплексное использование разработанных программ расчета текущих пространственных географических координат станции, 1-, В- координат, функций экрани-рованности дозиметрического прибора и разработанной статистической модели протонов РПЗ приводит к вполне удовлетворительному согласию как по динамике мощности поглощенной дозы, так и по витковым значениям поглощенных доз. Только в одном случае, при расположении дозиметрического прибора в салоне большого диаметра, результаты расчета меньше эксперимента на 45,5%.

В заключительной части главы представлены результаты расчетной динамики мощности поглощенной дозы от электронов РПЗ и частиц ГКЛ с данными того же эксперимента, но вне зоны Южно-Атлантической аномалии. При удовлетворительном согласии расчета с экспериментом обсуждаются возможные причины расхождений. В целом, проведенные сравнения расчета с экспериментом дают основания использовать уточненную модель радиационный поясов Земли в качестве основы при оперативном обеспечении радиационной безопасности космических полетов.

Четвертая глава начинается с анализа работы штатного радиометра Р-16 и описания базы данных, на основе которой выполнена разработка динамической модели поглощенных доз от протонов радиационных поясов Земли. По результатам ежедневного оперативного контроля радиационной обстановки на станции «МИР» была сформирована база данных, в которую включались:

- дата (число, месяц, год);

- время определения баллистических параметров (час, минута, секунда);

- баллистика (наклонение орбиты к плоскости эквато-

ра, период обращения, высота апогея, высота перигея, долгота восходящего узла, аргумент перигея);

- суточные приращения показаний радиометра Р-16 по каналам D1 и D2, измеренные в мрад и пересчитанные в мкГр;

- значения числа Вольфа в относительных единицах;

- поток радиоизлучения Солнца как звезды на длине

22 -2 1 волны 10,7 см в единицах 10" Вт м Гц" ;

- интенсивность потока протонов ГКЛ с Е > 90 МэВ в единицах част/см2с (по данным ИСЗ «МЕТЕОР», к сожалению эти данные перестали поступать с 2-го квартала 1997 г.)

- суточный поток протонов с Е > 100 МэВ в единицах част/м2 сутки (по данным ИСЗ «GOES»);

- значение Ар - индекса в относительных единицах;

- амплитуда кольцевого тока (Д??- - вариация) в гаммах.

Там же представлены результаты анализа статистических связей мощности поглощенной дозы с космофизически-ми параметрами и характеристиками орбиты. Определены статистические связи мощности поглощенной дозы на станции «МИР» с различными характеристиками полета. Показано, что динамика мощности поглощенной дозы в период 22-го цикла СА находилась, практически, в противофазе солнечной активности. Наиболее высокая положительная корреляция мощности поглощенной дозы (~ 0,89) наблюдалась с потоками протонов ГКЛ и с обратной плотностью атмосферы, наиболее высокая отрицательная корреляция (~ -0,89) наблюдалась с потоком радиоизлучения Солнца и числами Вольфа. Показано, что в отсутствие СПС на радиационную безопасности космонавтов внутри станции существенного влияния не оказывают возмущения геомагнитной обстановки.

Только в результате статистического анализа среднемесячных данных по динамике радиационной обстановки на станции «МИР» удалось подойти к построению динамической модели протонов РПЗ.

Общая схема расчета поглощенных доз от протонов РПЗ построена следующим образом. На основе получаемых из Центра управления полетами баллистических параметров орбиты на предстоящие сутки рассчитывалась траектория полета станции «МИР» с выбранным шагом по времени (от 10 с. до 2 мин.). Для каждой точки траектории (в каждый момент времени определялись Ь'-, В1- координаты. На основе полученных значений Ь'-, Вкоординат вычислялись узловые значения Ь-, В- координат, которые охватывают текущие значения В'- координат. Для каждой узловой точки вычислялись энергетические спектры протонов РПЗ и путем интерполяции определялся энергетический спектр в текущей I'-, В'-точке. Далее перебирались по возрастанию значения конечных энергий для вычисления спектра протонов за фиксированными толщинами защиты. Для каждой конечной энергии, по соотношению пробег-энергия, вычислялось какой должна быть энергия первичной частицы, чтобы после прохождения фиксированной толщины защиты эта энергия за счет ионизационных потерь уменьшилась бы до выбранного значения. При этом значения толщины защиты корректировались на начальный угол падения, по которому производится интегрирование для моделирования условий изотропного падения. Значения интенсивностей первичных протонов определялись экспоненциальной интерполяцией из спектров, полученных для текущих значений Ь'-, Вкоординат и на основе полученных спектров производились вычисления поглощенной и эквивалентной доз. Получив значения поглощенных доз за фиксированными значениями толщин защиты для условий изотропного падения первичного излучения для одной из фаз цикла СА, все расчеты, кроме траекторных, повторялись для другой фазы цикла СА. Получив значения поглощенных и эквивалентных доз для обоих фаз цикла СА в текущей Ь'-, В'-точке, вычисляли значения поглощенных и эквивалентных доз на заданную календарную дату. После перебора всех зна-

чений толщин защиты производился расчет доз с учетом функций экранированности для выбранных обитаемых отсеков станции «МИР». По завершении расчета производился переход к следующей по времени точке и все повторялось с расчета траектории полета станции. Заранее очевидно, что такая схема расчета требует больших затрат времени на компьютере, но эти затраты оправдываются исключением возможных ошибок при использовании процедур интерполяции для определения Ь-, В- координат.

Такая же схема реализована при расчетах поглощенных доз от электронов РПЗ. Для излучений ГКЛ не требуется расчета Ь-, В- координат. В этом случае проводится расчет эффективных вертикальных жесткостей обрезания, по значениям которых для каждой точки вдоль траектории орбиты проводился расчет поглощенных и эквивалентных доз с использованием заранее подготовленных таблиц мощностей поглощенных и эквивалентных доз. Для учета наличия различных вариаций в интенсивностях ГКЛ расчетные значения потоков нормировались на экспериментально измеренные значения потоков протонов с энергиями выше 90 МэВ.

Анализ результатов проводился на основе предположения, что разность между расчетными и измеренными значениями поглощенных доз обусловлена несовершенством учета динамики интенсивности протонов РПЗ. Представляя эту разность в виде суммы нестационарного тренда и стационарных вариаций, удалось обнаружить квазипериодические вариации мощности поглощенной дозы с периодами около 2-х лет, 17 - месяцев и около одного года, которые стали основой динамической модели протонов РПЗ, названной по году завершения расчетов моделью М-97.

Для квазидвухлетней вариации имеются хорошие аналоги в потоках ГКЛ и солнечной активности. Окологодовая вариация обусловлена вариациями плотности атмосферы. В зимний период в южное полушарие поступает более высокий

поток солнечной энергии. В зоне ЮАА атмосфера начинает разогреваться и расширяться вверх, что приводит к увеличению плотности атмосферы на соответствующих участках орбиты станции «МИР». Из-за увеличения плотности атмосферы усиливается поглощение протонов РПЗ за счет ионизационных потерь. Одновременно усиливается поглощение частиц ГКЛ, что приводит к уменьшению рождения протонов в результате ядерных взаимодействий частиц ГКЛ с ядрами атмосферы.

Следовательно вариация с периодом около года должна проявляться по двум причинам: усиление поглощения протонов и соответственно уменьшение мощности поглощенной дозы, одновременно уменьшение производительности источника протонов, что также приводит к уменьшению мощности поглощенной дозы.

Причины возникновения вариации с периодом около 17 месяцев выяснить пока не удалось.

Показано, что обнаруженные вариации нестабильны по частоте (периоду). В окончательном виде динамика мощности поглощенной дозы оформлена в виде суперпозиции заведомо нестационарного тренда, представленного аналитической зависимостью от времени от начала очередного цикла СА и зависящего от номера цикла, и стационарных вариаций, зависящих только от разности поглощенных доз в тш СА и шах СА. Добавки к нестационарной части имеют вид:

Щ=а1(йт „-й^Б^гф + у) /=1,2,3

где: а,(Отт - Отах) - амплитуда вариации;

- частота колебания, соответствующая пику спектральной плотности мощности;

- начальная фаза колебания.

Использование полученных в результате анализа значений параметров вариаций приводит к среднемесячному значению отклонений расчета от эксперимента и дисперсии

т±а= 97,2 ± 32,7 мкГр/сутки (без вариаций т±о= 97,2±48,3 мкГр/ сутки).

С целью уменьшения систематической погрешности в расчеты поглощенных доз введена поправка, равная отношению интегралов от плотности атмосферы вдоль силовой линии на год определения исходной интенсивности протонов к аналогичному интегралу на дату выполнения расчетов.

НО*

К = -1<в-

\p(T)ds

L,B

где: Тех,г - 1965 г. для фазы min СА, Тех1г - 1980 г. для фазы шах СА, Т - текущая дата.

Введение поправки учитывает изменение плотности атмосферы при уменьшении со временем индукции геомагнитного поля в зоне ЮАА в одинаковых L-, В- координатах и соответственно изменение интенсивности протонов за счет ионизационного торможения в верхней атмосфере, но не учитывает ослабление за счет ядерных взаимодействий. Переход к координатам на год определения исходной интенсивности протонов сделан в приближении смещенного геомагнитного диполя. Коэффициенты разложения геомагнитного поля задавались на каждые 5 лет с линейной интерполяцией по времени в промежуточных точках.

Повторение статистического анализа для новых условий расчета поглощенных доз показало наличие таких же вариаций интенсивности протонов РПЗ.

Использование полученных в результате анализа значений параметров вариаций приводит к среднемесячному значению отклонений расчета от эксперимента и дисперсии т±сх= 16,2± 50,0 мкГр/сутки (без вариаций т±сг=14,9 ± 62,1 мкГр/ сутки). Эта модель была названа модель М-99.

ис. 1. Спектральная плотность мощности разности расчетных и измеренных поглощенных доз на станции «МИР».

Разработанная динамическая модель М-99 протонов РПЗ позволила добиться лучшего, из известных в научной литературе, согласия расчетных и измеренных поглощенных доз для всех экспедиций на станцию «МИР». В частности, в расчетах специалистов США поглощенной дозы от протонов РПЗ для 18-й экспедиции в период 02.03.95 18.06.95 на станцию «МИР» получено расхождение с экспериментов в 1,8 раза. В рамках разработанной модели различие составляет 1,05 раза.

Рис.2. Динамика среднемесячной мощности поглощенной дозы по данным радиометра Р-16 (канал Т)2) - сплошная жирная кривая, по данным расчета для радиометра Р-16 - тонкая

кривая.

В качестве дополнительных результатов представлены значения эквивалентных плоскому слою толщин защиты для

Таблица 1. Расчетные и измеренные радиационные нагрузки в периоды основных экспедиций на станцию «МИР»,

Эксп. Период Измер. Расчет

ЭО-2 6.П.87-29.ХП.87 238.0 247.8±52.1

ЭО-3 21 .Х11.87-20.ХП.88 177.4 146.9±11.8

ЭО-4 26.XI.88-26.IV.88 192.1 169.1±24.3

ЭО-5 6.1Х.88-19.П.89 201.1 142.9± 9.5

ЭО-6 11.П.89-09.УШ.89 180.1 188.3116.7

ЭО-7 1.УШ.89-10.ХП.89 196.8 198.7+15.5

ЭО-8 1.ХП.89-26.У.91 228.4 249.6±28.0

ЭО-9 18.У.91-10.Х.91 345.8 329.9126.2

ЭО-Ю 2.Х.91-25.Ш.92 282.4 335.6121.5

ЭО-11 17.Ш.92-10.УШ.92 273.0 355.5+21.6

ЭО-12 27.УП.92-5.П.93 349.6 418.1+29.1

ЭО-13 24.1.93-22.УП.93 476.2 506.5+36.8

ЭО-14 1.УП.93-14.1.94 450.4 502.0126.1

ЭО-15 8.1.94-9.УП.94 519.0 518.4+40.5

ЭО-16 1.УП.94-6.Х1.94 489.2 530.5134.0

ЭО-17 4.Х.94-22.Ш.95 474.5 498.5124.7

ЭО-18 14.Ш.95-4.УП.95 596.9 599.9141.6

ЭО-19 27.VI.95-11.IX.95 661.0 649.6130.4

Э0-20 3.1Х.95-29.П.96 610.0 633.0129.9

ЭО-21 21.П.96-2.1Х.96 535.6 575.9148.0

ЭО-22 17.УП.96-2.1П.97 488.5 493.0123.9

ЭО-23 10.П.97-14.УШ.97 516.4 549.7123.5

ЭО-24 5.УШ.97-19.П.98 394.6 456.2136.6

ЭО-25 29.1.98-25.УШ.98 334.7 395.0139.2

ЭО-26 13.УШ.98-28.П.99 280.8 241.9134.7

ЭО-27 22.П.99-28.УШ.99 205.9 247.1121.2

спектров протонов РПЗ для различных обитаемых отсеков базового блока станции «МИР». Показано, что степень защищенности кают низкая, так же как для спектров СПС, и это приводит к ограничениям на время нахождения космонавтов в каютах в периоды прохождения станцией зон повышенной радиационной опасности. В связи с этим обсуждаются пути усовершенствования модели защищенности обитаемых отсеков станции «МИР».

На основании изучения зависимости среднесуточной мощности поглощенной дозы от аргумента перигея сформулированы рекомендации в адрес управления полетами по желательности установления аргумента перигея в области углов близких к 270°, что позволяет снизить дозу от протонов РПЗ не менее, чем на 15%.

При исследовании зависимости среднемесячного коэффициента качества от времени получено, что в период достижения максимальных поглощенных доз ( в августе 1995 года среднемесячная мощность поглощенной дозы достигала значений 678 мкГр/сутки) получаются минимальные значения коэффициента качества ( в 1995 г. (1/= 1,71)._

Дат

Рис.3 Расчетная динамика коэффициента качества в точке расположения радиометра Р-16, для канала Б-2.

Получены оценки относительного вклада различных источников космических излучений в суммарную поглощенную дозу. Минимальный вклад в поглощенную дозу от элек-

Таблица 2. Относительные вклады в поглощенную дозу от различных источников космических излучений в периоды основных экспедиций на станцию «МИР»_

Эксп. Электроны РПЗ Протоны РПЗ Частицы ГХЛ

ЭО-2 2,4 ± 0,6% 55,2 ± 7,0% 42,4± 6,4%

ЭО-3 6,1 ± 1,1% 36,5 ± 4,8% 57,4 ±4,3%

ЭО-4 6,8 ± 0,6% 50,9 ± 8,6% 42,3 ± 8,4%

ЭО-5 8,2 ± 1,4% 58,3± 9,2% 33,5 ± 7,9%

ЭО-6 10,3 ±0,9% 45,2 ±5,1% 44,5 ± 4,5%

ЭО-7 8,0 ± 0,8% 60,2 ± 3,0% 31,8 ±2,5%

ЭО-8 7,0 ± 0,9% 58,7± 3,3% 34,3 ± 2,6%

ЭО-9 6,2 ± 0,9% 61,1+ 4,8% 26,1 ±4,3%

ЭО-Ю 4,2 ± 0,6% 73,3 ± 2,9% 22,5 ± 2,5%

ЭО-11 4,1+0,4% 69,7 ±3,1% 26,2 ± 2,8%

ЭО-12 3,7 ± 0,5% 70,1 ±2,9% 26,2 ± 2,5%

ЭО-13 2,9 ± 0,4% 74,7 ± 2,6% 22,4 ± 2,3%

ЭО-14 2,1 ± 0,2% 78,5 ±2,1% 19,4 + 1,9%

ЭО-15 2,2 ± 0,2% 78,2 ±2,1% 19,6 ± 1,9%

ЭО-16 2,0 ± 0,2% 79,2 ± 2,4% 18,8 ±2,2%

ЭО-17 1,9 ±0,2% 80,4 + 2,1% 17,7 ± 1,9%

ЭО-18 2,0 ± 0,2% 79,0 ± 2,4% 19,0 ±2,2%

ЭО-19 1,8 ±0,2% 81,2 + 3,3% 17,0 ± 3,2%

Э0-20 1,5 ±0,2% 81,8 ±2,1% 16,7 ±1,9%

ЭО-21 1,5 ±0,2% 80,6 ±2,1% 17,9 ± 1,9%

ЭО-22 1,7 ±0,2% 77,7 ± 3,4% 20,6 ±3,1%

ЭО-23 1,9 ±0,2% 76,1 ±2,5% 22,0 ± 2,3%

ЭО-24 2,2 ± 0,4% 77,6 ± 2,7% 20,2 ± 2,4%

ЭО-25 3,0 ± 0,4% 74,0 ±2,9% 23,0 ± 2,5%

ЭО-2 6 4,2 ± 0,9% 68,8 ± 5,7% 27,0 ± 4,8%

ЭО-27 7,0 ± 0,7% 53,5 ± 3,7% 39,5 ±3,1%

Все эксп. 4,1 ±2,5% 66,6 ± 14,3% 29,3 ± 12,5%

тронов РПЗ составляет 1,03%, максимальный 12,89%. Для протонов РПЗ соответственно 25,31% и 90,55%, для частиц ГКЛ 8,28% и 68,59%.

В заключении обсуждается необходимости продолжения разработки модели потоков электронов РПЗ для обеспечения радиационной безопасности космонавтов при осуществлении внекорабельной деятельности, учета пространственной ориентации пилотируемых космических аппаратов и внесение соответствующих модификаций в программы расчета формирования дозовых полей от ионизирующих излучений РПЗ и ГКЛ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

Представленная работа обобщает опыт долговременного дозиметрического мониторинга радиационной обстановки на станции «МИР» при дефиците средств контроля. По результатам проделанной работы можно сформулировать следующие выводы.

1. Осуществлена модификация существующих отечественных моделей радиационных поясов Земли для обеспечения полетов низкоорбитальных космических аппаратов (В > 0,18). Выполненные сравнения с экспериментальными данными показали применимость модифицированной модели РПЗ для обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

2. Разработана модель защищенности обитаемых отсеков орбитальной пилотируемой станции «МИР» на основе учета пространственной неоднородности вещества в оборудовании и конструкциях станции, позволившая на качественно новом уровне проводить оперативное обеспечение радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

-323. На основе разработанной модели, в период прохождения на орбиту станции «МИР» протонов от самых мощных за 22-й цикл СА солнечных протонных событий специалистами службы радиационной безопасности пилотируемых космических были сформулированы рекомендации по изменению циклограмм работы космонавтов, что привело к снижению в 3 раза дозы радиационного воздействия от протонов СПС.

4. На основе ежесуточного мониторинга радиационной обстановки на станции «МИР» сформирована база данных, включающая баллистические характеристики орбиты, суточные мощности поглощенных доз, значения геомагнитных и космофизических индексов. Впервые в мировой практике получены данные ежедневного контроля радиационной обстановки, охватывающие период длительностью свыше 12 лет.

5. На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что возможность использования регрессионных соотношений между мощностью поглощенной дозы и различными параметрами, характеризующими условия проведения полета, а также космофизическими индексами для прогноза динамики поглощенной дозы весьма ограничена. Все полученные соотношения зависят от календарного времени и от длины ряда данных, которые предполагается использовать в прогнозе. Очевидно, что в случае осуществления пилотируемого полета на других высотах, коэффициенты в уравнениях линейной регрессии будут другими.

6. Построены два варианта динамической модели протонов радиационных поясов Земли, учитывающие не только цикличность СА, но также наличие вариаций внутри цикла СА, что позволило достичь уровня погрешности расчетных результатов поглощенных доз, сравнимого с паспортной точностью штатного радиометра.

7. По всем разработанным моделям составлены вычислительные программы, введенные в эксплуатацию в службе

радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

8. Получены конкретные рекомендации по снижению радиационного воздействия на космонавтов за счет управления полетами при осуществлении полетов на международной космической станции.

Динамическая модель радиационной обстановки для оперативного обеспечения радиационной безопасности космонавтов в космическом полете определяется совокупностью алгоритмов для программ:

- расчета географических координат траектории полета космического аппарата в гравитационном поле Земли с учетом несимметричности северного и южного полушарий;

- расчета 1-, В- координат в геомагнитном поле с учетом зависимости коэффициентов разложения поля от времени;

- расчета эффективных вертикальных жесткостей обрезания с учетом зависимости геомагнитного поля от времени;

- расчета функций экранированности рабочих мест космонавтов с учетом пространственной неоднородности распределения вещества по нормальному закону в конструкциях и оборудовании космического аппарата;

- расчета поглощенных и эквивалентных доз от источников космических излучений с учетом вековых изменений геомагнитного поля, обнаруженных квазипериодических вариаций интенсивности протонов РПЗ, баллистических параметров орбиты и функций экранированности рабочих мест космонавтов.

Опыт длительной эксплуатации станции «МИР» обязательно будет использован как при осуществлении новых экспедиций на станции, так и при обеспечении радиационной безопасности космических полетов на Международной космической станции.

МАТЕРИАЛЫ, В КОТОРЫХ ОТРАЖЕНЫ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

1. В.Г. Митрикас, В.М. Сахаров, В.Г. Семенов. Прохождение первичных протонов через защиту, характеризуемую случайным распределением вещества. - Атом. Энергия. 1985, т.59, № 6, с.425-428.

2. В.Г. Митрикас, В.М. Сахаров. Прохождение первичных протонов СКЛ через защиту, характеризуемую случайным распределением вещества. - Деп. ВИНИТИ, 1986, Ж7791-В86, 36с.

3. В.Г. Митрикас. Приближенные методы расчета поглощенной и эквивалентной доз от протонов космических лучей за защитой. - Деп. ВИНИТИ, 1987, № 2610-В87, 36с.

4. М.В. Зиль, В.Г. Митрикас, В.М. Петров. Анализ квазипериодических вариаций и методика долгосрочного прогноза частоты СПС - Деп. ВИНИТИ, 1987, № 1238-И88, 33с.

5. N. Dachev, V.M. Petrov, V.G. Mitrikas, M.V. Zhil et al. Modeling of radiation exposure during the flight of the second Bulgarian cosmonaut board MIR space station. - Adv. Space Res. 1989, Vol 1.9, № 10, p.253-255.

6. V.G. Mitrikas, V.M. Petrov. Dynamics of Radiation Risk during 5t!l Expedition on MIR. Theses on 9th IAA Man in Space Symposium. - Cologne - Germany. 17-21 June 1991, p.64.

7. O.A. Мазницына, В.Г. Митрикас. Проверка расчетной модели радиационной обстановки на орбитальной станции «МИР» по результатам советско-болгарского эксперимента «Люлин». Тезисы докладов XXIV Совещания постоянной рабочей группы по космической биологии и медицине стран-участниц программы «Интеркосмос». - г. Ленинград, август 1991г. М., изд. МЗ СССР, с.75.

-358. В.Г. Митрикас, А.Н. Мартынова. Модель защищенности обитаемых отсеков базового блока станции «МИР». -Косм, исслед. 1994, т. 32, № 3, с. 115-123.

9. В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Крупномасштабные вариации радиационной обстановки па орбите станции «МИР». - Косм, исслед., 1995, т.ЗЗ, № 4, с.389-394.

10. В.А. Бондаренко, В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Вариации солнечной активности и радиационная обстановка на станции «МИР» в период с 1986 по 1994г. - Авиакосмическая и экологическая медицина. 1995, т.29, № 6, с.64-68.

11. В.В. Цетлин, В.Г. Митрикас, A.M. Носовский, Ф.В. Зубарев. Значимость гелиогеофизических параметров для прогноза радиационных условий на орбите ОК «МИР» во время 22-го цикла солнечной активности. Тезисы докладов XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине. - г. Москва, 22-26 июня 1998г., т.П, с.312.

12. В.Г. Митрикас. Модель радиационных поясов Земли для оценки радиационной опасности на орбите ОПС «МИР». - Косм, исслед., 1999, т. 37, № 5, с. 548-552.

13. В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Проблемы обеспечения радиационного контроля на ОПС «МИР» в 22-м цикле солнечной активности. - Косм, исслед., 2000, т.38, № 2, с.121-126.

14. В.А. Бондаренко, В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Вариации солнечной активности и радиационная обстановка на станции «Мир» в период с 1994 по 1998г. - Авиакосмическая биология и экологическая медицина. 2000, №34, с.21-24.

15. В.А. Бондаренко, В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. База данных о радиационной обстановке на станции «МИР» в период с 08.02.87 по 28.08.99 (« База данных РО-М») . Свидетельство Российского агентства по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ), зарегистрировано в Реестре баз данных № 2000620017 , г.Москва, 24 марта 2000г.

16. РД 50-25645.216. Методические указания. Радиационная безопасность космического аппарата в космическом полете. Метод расчета распределения поглощенной и эквивалентной доз космических излучений по толщине материалов на внешней поверхности космического аппарата на орбитах, проходящих через ЕРПЗ. - М., изд. стандартов, 1990, 9с. Авторы: H.A. Анфимов, В.В. Архангельский, В.Н. Васильев и др. (всего 16 соавторов, в т.ч. В.Г. Митрикас).

17. РД 50-25645.222. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Общие требования к оперативному обеспечению радиационной безопасности полетов. - М., изд. стандартов, 1991, Юс. Авторы: В.Н. Васильев, А.Н. Волков, В.Н. Карпов и др. (всего 13 соавторов, в т.ч. В.Г. Митрикас).

18. РД 50-25645.223. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Экспертиза системы обеспечения радиационной безопасности полетов. - М., изд. стандартов, 1991, 12с. Авторы: П.И. Быстров, А.Н. Волков, A.A. Волобуев и др. (всего 18 соавторов, в т.ч. В.Г. Митрикас).

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Факторы, определяющие радиационную безопасность.

1.2. Методы расчета поглощенных доз от космических излучений.

1.3. Модели радиационной обстановки.

1.4. Постановка задачи исследований.

Глава 2. БАЗОВЫЕ АЛГОРИТМЫ ПАКЕТА ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ СРБ.

2.1. Расчет орбиты.

2.2. Расчет Ь-, В- координат.

2.3. Модель защищенности обитаемых отсеков базового блока станции «МИР».

2.4. Поглощенные дозы от протонов СПС.

Глава 3. МОДЕЛИ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ НА ОРБИТЕ

СТАНЦИИ «МИР».

3.1. Статистическая модель радиационных поясов Земли.

3.2. Проверка модели РПЗ для протонов.

3.3. Проверка модели ГКЛ.

- 3

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ НА СТАНЦИИ «МИР».

4.1. База данных по динамике радиационной обстановки на станции «МИР».

4.2. Статистический анализ динамики мощности поглощенной дозы.

4.3. Модернизация модели протонов РПЗ.

4.4. Расчет радиационной обстановки на станции «МИР».

4.5. Оценка учета влияния плотности атмосферы на динамику поглощенной дозы.

4.6. Использование разработанных моделей протонов РПЗ для оценки радиационной обстановки на орбитальных пилотируемых кораблях.

Пилотируемые космические полеты стали в настоящее время повседневной практикой. Необходимость постоянного контроля за радиационной обстановкой и уровнями радиационного воздействия на космонавтов определяют актуальность проблемы оперативного обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

К началу эксплуатации станции «МИР» в нашей стране был накоплен определенный опыт обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов, нашедший свое отражение в системе ГОСТ (начальные номера 25645), включающей:

- нормы радиационной безопасности пилотируемых космических полетов длительностью до 3-х лет;

- модели радиационных рисков в период профессиональной деятельности космонавтов;

- модели источников космических ионизирующих излучений: протоны и электроны радиационных поясов Земли (РПЗ), тяжелые частицы галактических космических лучей (ГКЛ), протоны солнечных космических лучей (СКЛ);

- методы расчета прохождения излучений через защиту и формирования поглощенных и эквивалентных доз.

Система обеспечения радиационной безопасности всегда рассматривалась как составная часть медико-биологического обеспечения космических полетов, включающего весь комплекс организационных, инженерно-технических, методических работ, проводимых как на этапах проектирования и создания космических аппаратов, так и во время проведения полетов и после их завершения. Эти работы в Институте медико-биологических проблем выполняет специально созданная Служба радиационной безопасности пилотируемых космических полетов (СРБ). В данной работе не рассматриваются вопросы, связанные с проектированием радиационной защиты и долгосрочным прогнозом радиационной обстановки на трассах планируемых полетов. Однако, разработанные алгоритмы и созданные по ним вычислительные программы, как показано ниже, могут успешно применяться в таких работах.

В период эксплуатации космических аппаратов (КА) и станций предшествующих поколений («Восход», «Салют») в СРБ был разработан комплекс вычислительных программ, позволявший получать оценки поглощенных доз от всех видов космических излучений. Но, поскольку, каждая программа составлялась отдельным, часто молодым специалистом, не имеющим достаточного опыта, в программах имелись неувязки, в частности, в расчетах траектории движения КА. Во всех программах рассматривались стандартные условия облучения, т.е. на плоский полубесконечный слой защиты нормально падали излучения, и поглощенная доза оценивалась в плоском тканеэкви-валентном фантоме толщиной 30 см. По аналогии с американскими разработками, оценки доз проводились для двух фаз цикла солнечной активности (СА), а в промежуточные периоды значения поглощенных доз оценивались методом линейной интерполяции.

Накопленный опыт обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов свидетельствует о наличии целого ряда нерешенных вопросов. По-видимому, еще не скоро наступит время, когда будут развиты надежные методы прогноза возникновения и развития солнечных протонных событий (СПС). Нет четкого понимания динамики поглощенной дозы от протонов РПЗ даже на протяжении одного цикла СА, не говоря о суточных или часовых колебаниях. Нет надежных экспериментальных данных по воздействию геомагнитных возмущений на радиационную обстановку на орбитах пилотируемых космических аппаратов и соответственно не развиты методы учета их влияния на радиационное воздействие на космонавтов. Отсутствуют сведения о функциях экранированное™ рабочих мест космонавтов на борту КА.

Эффективность защитных мероприятий часто зависит от заблаговре-менности их проведения. Поскольку прогноз радиационных условий осуществления полетов может быть сделан только с использованием компьютеров на основе вычислительных программ, обеспечивающих возможность учета различных факторов, влияющих на радиационную обстановку, численные методы учета таких факторов составляют основу методического оснащения при оперативном обеспечении радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

Как показал опыт первых лет эксплуатации станции «МИР», основной вклад в поглощенную дозу внутри станции дают протоны РПЗ. В соответствии с этим, основная цель работы сформулирована как: определение закономерностей динамики поглощенной дозы от прото- / нов РПЗ в периоды между тт СА и тах СА и совершенствование на их основе программно-методического оснащения СРБ, в результате которого дежурный специалист СРБ имел бы возможность оперативно реагировать на изменения радиационной обстановки и обеспечивать руководство полетами и космонавтов конкретными практическими рекомендациями.

Для достижения этой цели были решены следующие задачи:

- разработка модели защищенности рабочих мест космонавтов на станции «МИР»;

- составление, отладка и ввод в эксплуатацию программ расчета радиационного воздействия от источников космических излучений (СКЛ, ГКЛ, РПЗ) с учетом вековых изменений геомагнитного поля, баллистических параметров орбиты и функций экранированности рабочих мест космонавтов;

- обоснование и построение динамической модели поглощенных доз от протонов РПЗ на основе статистического анализа данных ежесуточного мониторинга радиационной обстановки на станции «МИР».

Научная новизна работы.

Разработана модель защищенности обитаемых отсеков станции «МИР» на основе анализа конструкторской документации, которая отличается от существующих рекомендаций ГОСТ учетом распределения пространственной неоднородности вещества в конструкциях и оборудовании станции по нормальному закону. Уточнены параметры распределения вещества в оборудовании на основе анализа экспериментальных данных по формированию поглощенных доз от протонов СПС.

Найдено, что динамика мощности поглощенной дозы в период 22-го цикла СА находилась практически в противофазе СА, выраженной в числах Вольфа. Наиболее высокая положительная корреляция мощности поглощенной дозы (~ 0,89) наблюдалась с потоками протонов ГКЛ и с величиной, равной обратной плотности атмосферы, высокая отрицательная корреляция -0,89) наблюдалась с потоком радиоизлучения Солнца и числами Вольфа.

Показано, что возмущения геомагнитной обстановки не оказывают влияния на радиационную безопасность космонавтов внутри станции в периоды, когда отсутствуют солнечные протонные события.

Обнаружены квазипериодические вариации мощности поглощенной дозы от протонов РПЗ с периодами около 12,0; 17,0 и 23,3 месяцев. Вариации с периодами 12,0 и 23,3 мес. обусловленные вариациями космофизиче-ских параметров и атмосферной плотности. Природу 17 - месячной вариации пока не удалось определить.

Разработан комплекс вычислительных программ в обеспечение методического оснащения Службы радиационной безопасности пилотируемых космических полетов, включающий:

- программу расчета орбиты в приближении малого эксцентриситета и учета поля тяготения Земли с точностью до второй зональной гармоники;

- программу расчета Ь-, В- координат с учетом линейной интерполяции гауссовых коэффициентов разложения геомагнитного поля, вносимых в программу каждые 5 лет;

- программу расчета функций экранированности рабочих мест космонавтов внутри базового блока станции «МИР»;

- программы расчета поглощенных и эквивалентных доз от заряженных частиц космических излучений с учетом вековых изменений геомагнитного поля Земли.

При решении третьей задачи пришлось фактически заново построить статистические модели РПЗ для протонов и электронов для фаз тт СА и тах СА из-за наличия большого количества ошибок в ГОСТ 25645.138-139 (вычисленные согласно ГОСТ дифференциальные спектры частиц в ряде случаев имеют отрицательные значения). Модернизированные модели РПЗ были проверены на основе советско-болгарского эксперимента «Люлин». Результаты проверки показали возможность использования разработанной модели РПЗ для оперативного обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов на станции «МИР».

На основе сформированной базы данных по результатам ежесуточного мониторинга радиационной обстановки на станции «МИР» удалось подойти к построению динамической модели протонов РПЗ. Обнаружены квазипериодические вариации мощности поглощенной дозы с периодами около 2-х лет, 17 - месяцев и около одного года, которые стали основой динамической модели протонов РПЗ.

Практическая значимость работы.

На основе обобщения опыта эксплуатации пилотируемых космических объектов разработаны при участии автора диссертации новые регламентирующие документы по стандартизации:

- РД 50-25645. 222. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Общие требования к оперативному обеспечению радиационной безопасности полетов;

- РД 50-25645.223. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Экспертиза системы обеспечения радиационной безопасности полетов;

- РД 50-25645.216. Доза электронов. Методические указания. Радиационная безопасность космического аппарата в космическом полете. Метод расчета распределения поглощенной и эквивалентной доз космических излучений по толщине материалов на внешней поверхности космического аппарата на орбитах, проходящих через ЕРПЗ.

Вычислительные программы введены в эксплуатацию в Службе радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Степень защиты космонавтов от воздействия ионизирующих излучений на борту КА определяется, наряду с другими факторами, пространственной неоднородностью распределения вещества в оборудовании и конструкциях станции «МИР».

2. Динамика мощности поглощенной дозы на станции «МИР» определяется динамикой космофизических индексов только на временных отрезках, сравнимых по продолжительности с длительностью цикла солнечной активности. На более коротких интервалах времени статистические связи между мощностью поглощенной дозы и различными космофизическими индексами становятся недостоверными.

3. Возмущения геомагнитной обстановки не оказывают влияния на радиационную безопасность космонавтов внутри станции в периоды, когда отсутствуют солнечные протонные события.

4. Значения интенсивности протонов РПЗ на текущую дату определяются отношением массовой толщины верхней атмосферы вдоль силовой линии на год определения исходной интенсивности протонов к аналогичной величине на текущую дату с учетом векового изменения геомагнитного поля.

5. Протоны РПЗ помимо нестационарных изменений, определяемых цикличностью солнечной активности, испытывают квазистационарные вариации с периодами 12,0 17,0 и 23,3 месяцев.

Личный вклад соискателя подтверждается тем, что им разработаны программы: ■

- расчета орбиты в приближении малого эксцентриситета и учета поля тяготения Земли с точностью до второй зональной гармоники;

- расчета Ь~, В- координат с учетом линейной интерполяции гауссовых коэффициентов разложения геомагнитного поля, вносимых в программу каждые 5 лет;

- расчета функций экранированности рабочих мест космонавтов с учетом пространственной неоднородности распределения вещества по нормальному закону в конструкциях и оборудовании космического аппарата;

- расчета поглощенных и эквивалентных доз от заряженных частиц космических излучений с учетом вековых изменений геомагнитного поля Земли, обнаруженных квазипериодических вариаций интенсивности протонов РПЗ, баллистических параметров орбиты и функций экранированности рабочих мест космонавтов.

Соискатель также предложил формат представления данных в базе по динамике радиационной обстановки на станции «МИР», лично проверял корректность заносимой информации. Он внес, помимо статей, написанных без соавторов, определяющий вклад в расчетно-теоретическое описание исследуемых эффектов в совместные с другими авторами статьи:

- Модель защищенности обитаемых отсеков базового блока станции «МИР». -Косм, исслед. 1994, т. 32, № 3, с. 115-123;

- Крупномасштабные вариации радиационной обстановки на орбите станции «МИР». - Косм, исслед., 1995, т.ЗЗ, № 4, с.389-394;

- Вариации солнечной активности и радиационная обстановка на станции «МИР» в период с 1986 по 1994 г. - Авиакосмическая и экологическая медицина. 1995, т.29, № 6, с.64;

- Проблемы обеспечения радиационного контроля на ОПС «МИР» в 22-м цикле солнечной активности. - Косм, исслед., 2000, т.38, № 2, с.121-126.

Апробация работы.

Материалы диссертации опубликованы в 8 статьях в рецензируемых журналах, 3 депонированных статьях, 3 тезисах докладов, 1 зарегистрированной базе данных, 3 регламентирующих документах по стандартизации.

Материалы диссертационной работы доложены на XXIV Совещании постоянной рабочей группы по космической биологии и медицине стран-участниц программы «Интеркосмос», г. Ленинград, август 1991 г., на 9-м Конгрессе международной академии астронавтики «Человек в космосе», г. Кельн, июнь 1991 г., на XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, г. Москва, июнь 1998 г.

Объем и структура работы.

Диссертация изложена на 180 страницах машинописного текста, включая 28 таблиц и 34 рисунка, и состоит из введения, 4 глав, содержащих постановку задачи, описания материалов теоретических и экспериментальных

ВЫВОДЫ

Представленная работа обобщает опыт долговременного дозиметрического мониторинга радиационной обстановки на станции «МИР» при дефиците средств контроля. По результатам проделанной работы можно сформулировать следующие выводы.

1. Осуществлена модификация^с^дествующих отечественных моделей радиационных поясов Земли для обеспечения полетов низкоорбитальных космических аппаратов (В > 0,18). Выполненные сравнения с экспериментальными данными показали применимость модифицированной модели РПЗ для обеспечения радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

2. Разработана модель защищенности обитаемых отсеков орбитальной пилотируемой станции «МИР» на основе учета пространственной неоднородности вещества в оборудовании и конструкциях станции, позволившая на качественно новом уровне проводить оперативное обеспечение радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

3. На основе разработанной модели, в период прохождения на орбиту станции «МИР» протонов от самых мощных за 22-й цикл СА солнечных протонных событий специалистами службы радиационной безопасности пилотируемых космических были сформулированы рекомендации по изменению циклограмм работы космонавтов, что привело к снижению в 3 раза дозы радиационного воздействия от протонов СПС.

4. На основе ежесуточного мониторинга радиационной обстановки на станции «МИР» сформирована база данных, включающая баллистические характеристики орбиты, суточные мощности поглощенных доз, значения 1 геомагнитных и космофизических индексов. Впервые в мировой практике" получены данные ежедневногоконтроля радиационнойобстановки, охватывающие^ерио^^

5. На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что возможность использования регрессионных соотношений между мощностью поглощенной дозы и различными параметрами, характеризующими условия проведения полета, а также космофизическими индексами для прогноза динамики поглощенной дозы весьма ограничена. Все полученные соотношения зависят от календарного времени и от длины ряда данных, которые предполагается использовать в прогнозе. Очевидно, что в случае осуществления пилотируемого полета на других высотах, коэффициенты в уравнениях линейной регрессии будут другими.

6. Построены два варианта динамической модели протонов радиационных поясов Земли, учитывающие не только цикличность СА, но также на. личие вариаций внутри цикла СА, что позволило достичь уровня погрешности расчетных результатов поглощенных доз, сравнимого с паспортной точностью Штатного радиометра.

- 1677. По всем разработанным моделям составлены вычислительные программы, введенные в эксплуатацию в службе радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

8. Получены конкретные рекомендации по снижению радиационного воздействия на космонавтов за счет управления полетами при осуществлении полетов на международной космической станции.

Опыт длительной эксплуатации станции «МИР» обязательно будет использован как при осуществлении новых экспедиций на станции, так и при обеспечении радиационной безопасности космических полетов на Международной космической станции.

МАТЕРИАЛЫ, В КОТОРЫХ ОТРАЖЕНЫ ОСНОВНЫЕ

ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

1. В.Г. Митрикас, В.М. Сахаров, В.Г. Семенов. Прохождение первичных протонов через защиту, характеризуемую случайным распределением вещества. - Атом. Энергия, 1985, т.59, № 6, с.425-428.

2. В.Г. Митрикас, В.М. Сахаров. Прохождение первичных протонов СКЛ через защиту, характеризуемую случайным распределением вещества. -Деп. ВИНИТИ, 1986, Ж7791-В86, 36с.

3. В.Г. Митрикас. Приближенные методы расчета поглощенной и эквивалентной доз от протонов космических лучей за защитой. - Деп. ВИНИТИ, 1987, № 2610-В87, 36с.

4. М.В. Зиль, В.Г. Митрикас, В.М. Петров. Анализ квазипериодических вариаций и методика долгосрочного прогноза частоты СПС. - Деп. ВИНИТИ, 1987, № 1238-И88, 33с.

5. N. Dachev, V.M. Petrov, V.G. Mitrikas, M.V. Zhil et al. Modeling of radiation exposure during the flight of the second Bulgarian cosmonaut board MIR space station. - Adv. Space Res., 1989, vol.9, № 10, p.253-255.

6. V.G. Mitrikas, V.M. Petrov. Dynamics of Radiation Risk during 5th Expedition on MIR. - Theses on 9th IAA Man in Space Symposium. Cologne - Germany. 17-21 June 1991, p.64.

7. O.A. Мазницына, В.Г. Митрикас. Проверка расчетной модели радиационной обстановки на орбитальной станции «МИР» по результатам советско-болгарского эксперимента «Люлин». Тезисы докладов XXIV Совещания постоянной рабочей группы по космической биологии и медицине стран-участниц программы «Интеркосмос».- г. Ленинград, август 1991г. М., изд. МЗ СССР, с.75.

8. В.Г. Митрикас, А.Н. Мартынова. Модель защищенности обитаемых отсеков базового блока станции «МИР». - Косм, исслед., 1994, т. 32, № 3, с.115-123.

9. В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Крупномасштабные вариации радиационной обстановки на орбите станции «МИР». - Косм, исслед., 1995, т.ЗЗ, № 4, с.389-394.

10. В.А. Бондаренко, В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Вариации солнечной активности и радиационная обстановка на станции «МИР» в период с 1986 по 1994г. - Авиакосмическая и экологическая медицина, 1995, т.29, № 6, с.64-68.

11. В.В. Цетлин, В.Г. Митрикас, A.M. Носовский, Ф.В. Зубарев. Значимость гелиогеофизических параметров для прогноза радиационных условий на орбите ОК «МИР» во время 22-го цикла солнечной активности. - Тезисы докладов XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, г. Москва, 22-26 июня 1998г., т.П, с.312.

- 16912. В.Г. Митрикас. Модель радиационных поясов Земли для оценки радиационной опасности на орбите ОПС «МИР». - Косм, исслед., 1999, т. 37, №5, с. 1-5.

13. В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Проблемы обеспечения радиационного контроля на ОПС «МИР» в 22-м цикле солнечной активности. - Косм, исслед., 2000, т.36, № 2, с.121- 126.

14. В.А. Бондаренко, В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Вариации солнечной активности и радиационная обстановка на станции «Мир» в период с 1994 по 1998г. - Авиакосмическая биология и экологическая медицина, 2000, №34, с.21-24

15. В.А. Бондаренко, В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. База данных о радиационной обстановке на станции «МИР» в период с 08.02.87 по 28.08.99 («База данных РО-М») . Свидетельство Российского агентства по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ), зарегистрировано в Реестре баз данных 2000620017 , г.Москва, 24 марта 2000г.

16. РД 50-25645.216. Методические указания. Радиационная безопасность космического аппарата в космическом полете. Метод расчета распределения поглощенной и эквивалентной доз космических излучений по толщине материалов на внешней поверхности космического аппарата на орбитах, проходящих через ЕРПЗ. - М., изд. стандартов, 1990, 9с. Авторы: H.A. Анфимов, В.В. Архангельский, В.Н. Васильев и др. (всего 16 соавторов, в т.ч. В.Г. Митрикас).

17. РД 50-25645. 222. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Общие требования к оперативному обеспечению радиационной безопасности полетов. -М., изд. стандартов, 1991, 10с. Авторы: В.Н. Васильев, А.Н. Волков, В.Н. Карпов и др. (всего 13 соавторов, в т.ч. В.Г. Митрикас).

- 170

18. РД 50-25645.223. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Экспертиза системы обеспечения радиационной безопасности полетов. - М., изд. стандартов, 1991, 12с. Авторы: П.И. Быстров, А.Н. Волков, А.А. Волобуев и др. (всего 18 соавторов, в т.ч. В.Г. Митрикас).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. ГОСТ 25645.215. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Нормы безопасности при продолжительности полетов до 3 лет. М.: изд. стандартов, 1985, 4с.

2. РД 50-25645.223. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Экспертиза системы обеспечения радиационной безопасности полетов. М.: изд. стандартов, 1991,12с.

3. ГОСТ 25645.138. Пояса Земли радиационные естественные. Пространственно-энергетические характеристики потоков протонов. М.: изд. стандартов, 1987, 50с.

4. ГОСТ 25645.139. Пояса Земли радиационные естественные. Пространственно-энергетические характеристики потоков электронов. М.: изд. стандартов, 1987, 60с.

5. Модель космического пространства (модель космоса-82). Под ред. С.Н. Вернова. М.: изд. Московского университета, т.З, 1983, 635с.

6. J.I. Vette, A.B. Lucero. Models of the Trapped Radiation Environment. NASA, SP-3024, 1967

7. D.H. Sawyer, J.I. Vette. AP-8 trapped proton environment for solar maximum and solar minimum. MSSDS/WDC-A-R&S, NASA-Tm-X-72605. December 1976, 176 p.

8. D.F. Smart, М.А. Shea, L.G. Gentile. Vertical cutoff rigidities calculated usingthe estimated 1985 geomagnetic field coefficients. 20-th international cosmic ray conference. SH-session. 1987, v.4, M.: Nauka, p.204-207.

9. ГОСТ 25645.147 Излучение в атмосфере Земли ионизирующее. Характеристики распределения потоков излучения. М.: изд. стандартов, 1990, 12с.

10. Навигационное обеспечение полета орбитального комплекса «Салют-6» -«Союз»-«Прогресс».Под ред. Б.Н. Петрова, И.К. Бажинова. М.: Наука, 1985, с.58.

11. О.Д. Брилль и др. Ядерные взаимодействия в защите космических кораблей. Под ред. H.A. Перфильева и Е.Е. Ковалева. М.: Атомиздат, 1968, 264с.

12. Б.С. Грибов и др. Методика гамма-просвечивания космических аппаратов. Косм, исслед., 1977, т. 15, вып.З.

13. Дж. Хаффнер. Ядерное излучение и защита в космосе. М.: Атомиздат, 1971,231с.

14. РД 50-25645.208. Методические указания. Радиационная безопасность космического аппарата в космическом полете. Методика расчета поглощенной и эквивалентной доз от протонов космических лучей за защитой. М.: изд. стандартов, 1986, 8с.

15. РД 50-25645.207. Методические указания. Радиационная безопасность космического аппарата в космическом полете. Методика расчета поглощенной и эквивалентной дозы от многозарядных ионов космических лучей. М.: изд. стандартов, 1986, 10.

16. В.Г. Митрикас. Приближенные методы расчета поглощенной и эквивалентной доз от протонов космических лучей за защитой. Деп. ВИНИТИ, 1987, № 2610-В87, 36с.

17. В.Г. Митрикас. Прохождение протонов через защиту ограниченных размеров. Кандидатская диссертация. М.: ИМБП, 1977.

18. В.В. Бенгин, В.М. Петров, В.А. Шуршаков, И.А. Муратова. Параметры угловых распределений захваченных протонов в Бразильской магнитной аномалии. Косм, исслед., 1991, т.29, № 6, с.905-909.

19. В.В. Бенгин, В.М. Петров, В.А. Шуршаков. Учет эффектов асимметрии потоков протонов в области Бразильской магнитной аномалии. Косм, исслед., 1993, т.38, № 4, с.82-86.

20. V.E. Dudkin, Yu.V. Potapov. Radiation shielding for manned Mars space flight. Nucl. Tracks and Radiat. Meas., 1992, v.20, p.33-40.

21. G.D. Badhwar, F.A. Cucinotta, P.M. O'Neil. Depth-Dose Equivalent Relationship for Cosmic Rays at Various Solar Minima. Rad. Res., 1993, v.134, p.9-15.

22. J .J. Quenby, W.R. Weber. Cosmic-ray cut-off rigidities and the Earth magnetic field. Philos. Mag., 1959, v.4, № 37, p.90-113.

23. В.Г. Бобков и др. Радиационная безопасность при космических полетах. М.: Атомиздат, 1964.

24. R.J. Alsmiller Jr., R.T. Santoro, J. Barish, H.C. Claiborne. JRNL-RSIC-35, 1975.

25. E.V. Benton, T.A. Parnell. Space dosimetry on UC and Soviet manned missions. New York, 1988, p.729-794.

26. В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Крупномасштабные вариации радиационной обстановки на орбите станции «МИР». Косм, исслед., 1995, т.ЗЗ, № 4, с.389-394.

27. В.А. Бондаренко, В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Вариации солнечной активности и радиационная обстановка на станции «МИР» в период с 1986 по 1994г. Авиакосмическая и экологическая медицина, 1995, т.29, №6, с.64-68.

28. E.V. Benton, W. Heinrich, T.A. Parnell et.al. Ionizing radiation exposure of EDEF (pre-recovery estimates). Nucl. Tracks and Radiat. Meas., 1992, V.20, № 1, p.75-100.

29. M.J.Teague, J.I. Vette. The Inner Zone Elektron Model AE-5. National Space Science Data Center WDC-A-R&C 72-10,1972.

30. A. L. Yampola. Electron Pitch-Angle Scattering in the Outer Zone During Magnetically Disturbed Times. Journal of Geophysical Research, 1971, v. 76, p.4446-4453.

31. A.JI. Вампола. Влияние солнечного цикла на захваченные энергичные частицы. Аэрокосмическая техника, 1990, № 8, с. 32-48.

32. О.И. Савун, Б.Ю. Юшков. Моделирование потоков заряженных частицвдоль трасс полетов космических аппаратов в радиационных поясах Земли. Вестник МГУ, сер. физическая. Астрономия. 1985, т. 26, № 1, с.3-8.

33. О.И. Савун, Б.Ю. Юшков. Прогноз потоков и спектров электронов и протонов на трассах полетов космических аппаратов. В сборнике: Вариации космических лучей и исследование космоса. М.: ИЗМИР АН, 1985, с.193-198.

34. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Механика. М.: Наука, 1965, с. 162.

35. Советский энциклопедический словарь. М.: изд. Советская энциклопедия, 1980, с.469.

36. ГОСТ 25645.126. Поле геомагнитное. Модель поля внутриземных источников. М.: изд. стандартов, 1986, 20с.

37. П.И. Бакулин, Э.В. Кононович, В.И. Мороз. Курс общей астрономии. -М.: Наука, 1983, с.58.

38. IGRF 1945-1995/2000. Model Coefficients 1995. http: // nssdc.gsfc.nasa.gov / space / model / magnétos / igrf.html

39. Л.Э. Эльсгольц. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. М.: Наука, 1965, с.101.

40. РД 50-25645.210. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Методика расчета энергетической плотности потока протонов и нейтронов в космическом аппарате. М.: изд. стандартов, 1986.

41. В.Г. Митрикас, В.М. Сахаров, В.Г. Семенов. Прохождение первичныхпротонов через защиту, характеризуемую случайным распределением вещества. Атом. Энергия, 1985, т.59, № 6, с.425-428.

42. В.М. Сахаров. Модель экранированности космического аппарата. Косм, исслед., 1990, т.28, № 4, с.635-638.

43. В.Г. Митрикас, В.М. Сахаров. Прохождение первичных протонов CKJI через защиту, характеризуемую случайным распределением вещества. Деп. ВИНИТИ, 1986, № 7791-В86, 36с.

44. Пилотируемый международный полет СССР-НРБ. Информация для прессы, 1988.

45. В.Г. Митрикас, А.Н. Мартынова. Модель защищенности обитаемых отсеков базового блока станции «МИР». Косм, исслед., 1994, т. 32, № 3, с. 115123.

46. ГОСТ 25645.204. . Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Методика расчета экранированности точек внутри фантома. М.: изд. стандартов, 1984, 19с.

47. Solar Geophysical Data. November 1989, № 543, part 1.

48. РД 50-25645.223. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Экспертиза системы обеспечения радиационной безопасности полетов. М.: изд. стандартов, 1991, 12с.

49. В.В. Бенгин, Н.В. Журавлева, М.В. Зиль, В.М. Петров. Алгоритм. Прогноз уровней радиационного воздействия от солнечного космического излучения на борту космического аппарата, выполняющего полет по околоземной орбите. М.: ОФАП, № П003934,1979, 12с.

50. JI.B. Тверская, М.В. Тельцов, В.И. Шумшуров. Измерение дозы радиации на станции «МИР» во время солнечных протонных событий в сентябре-октябре 1989г. Геомагнетизм и аэрономия, 1991, № 5, с.928-930.

51. V.G. Mitrikas, V.M. Petrov. Dynamics of Radiation Risk during 5th ExpeditionxLon MIR. Theses on 9 IAA Man in Space Symposium. Cologne - Germany. 17 -21 June 1991, p. 64.

52. V.V. Benghin, V.M. Petrov, M.V. Teltsov, I.V. Chernych, V.l. Shumshurov. Dosimetric control on board the MIR space station during the solar proton events of September-October 1989. Nucl. Tracks and Radiat. Meas., 1992, v.20, № 1, p.21-23.

53. РД 50-25645. 222. Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Общие требования к оперативному обеспечению радиационной безопасности полетов. М.: изд. стандартов, 1991, 10с.

54. В.Г. Митрикас. Модель радиационных поясов Земли для оценки радиационной опасности на орбите ОПС «МИР». Косм, исслед., 1999, т.37, № 5, с.1-5.

55. В.И. Смирнов. Курс высшей математики. т.З. М.: изд. технико-теоретической литературы, 1954, с.26.

56. Ю.И. Витинский, М. Копецкий, Г.В. Куклин. Статистика пятно-образовательной деятельности Солнца. М.: Наука, 1986, 296с.

57. М.В. Зиль, В.Г. Митрикас, В.М. Петров. Анализ квазипериодических вариаций и методика долгосрочного прогноза частоты СПС. Деп. ВИНИТИ, 1987, № 1238-И88, 33с.

58. Каталог индексов солнечной и геомагнитной активности. Под ред. В.Ф.- 178

59. Логинова. Изд. 2-е, Обнинск, 1979, 200с.

60. Т. Dachev, V.M. Petrov, V.G. Mitrikas, M.V. Zhil et al. Modeling of radiation exposure during the flight of the second Bulgarian cosmonaut board MIR space station. Adv. Space Res., 1989, Vol.9, № Ю, p.253-255.

61. T. Dachev. Radiation environment on the Mir orbital station during June 1988.iL

62. Theses on 9 IAA Man in Space Symposium. Cologne Germany. 17-21 June 1991, p. 56.

63. E.E. Ковалев, A.B. Коломенский, И.А. Муратова, B.M. Петров. Модельные описания дифференциальных спектров галактических космических лучей. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1978, т.42, № 5, с.923-926.

64. ГОСТ 25645.190. Лучи космические галактическое. Модель изменения потоков частиц. М.: изд. стандартов, 1991, 9с.

65. R.A. Nymmik, M.I. Panasyuk, T.I. Pervaja, A.A. Suslov. A model of galactic ray fluxes. -Nucl. Tracks and Radiat. Meas., 1992, Vol.20, № 3, p.427-429.

66. Е.И. Юрятин, В.И. Шумшуров, B.A. Фоминых, M.B. Тельцов. Исследования дозиметрических характеристик ионизационной камеры с электростатическим реле. Измерительная техника, № 3, 1979, с.48.

67. В.Г. Митрикас, В.В. Цетлин. Проблемы обеспечения радиационного контроля на ОПС МИР в 22-м цикле солнечной активности. Косм, исслед., 2000, т.35, № 2, с.121-126.

68. ГОСТ 25645.115. Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для баллистического обеспечения полетов искусственных спутников Земли. М.: изд. стандартов, 1985, 44с.

69. Дж. Бендат, А. Пирсол. Прикладной анализ случайных данных. М.: изд. Мир, 1989, 540с.

70. Р.В. Хемминг. Цифровые фильтры. М.: изд. Сов. Радио, 1980, 224с.

71. Дж.Л. Уидброу. Цикл солнечной активности. История наблюдений и прогнозы. Аэрокосмическая техника, 1990, № 8, 1990, с. 4-15.

72. М.В. Тельцов, В.И. Шумшуров, В.В. Цетлин. Вариации доз радиации на станции «МИР» при изменениях геофизических условий. Вестник МГУ. Сер. физическая. Астрономия, 1997, № 1, с.47.

73. С.Л. Марпл-мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: изд. Мир, 1990, 584с.

74. Т.Н. Чарахчьян, Г.А. Базилевская, В.П. Охлопков, Л.С. Охлопкова. Частотные спектры долгопериодических вариаций космических лучей. Геомагнетизм и аэрономия, 1976, т.16, № 2, с.225-229.

75. Г.П. Любимов. Крупномасштабные вариации интенсивности космических лучей и солнечной активности. Изв. АН СССР, сер. физ. 1980, т.44, № 12, с.2588-2609.

76. ГОСТ 25645.154 Атмосфера Земли верхняя. Модель химического состава. М.: изд. стандартов, 1991, 223с.

77. Б.М. Яновский. Земной магнетизм. Л.: изд. ЛГУ, 1978, 91с.

78. V.V. Benghin, V.M. Petrov, Yu.I. Ivanov et. al. Space radiation quality factor investigation with NAUSICAA device onboard the Mir space station. Adv. Space Res., 1997, № 17.

79. G.D. Badhwar, W. Atwell, B. Cash, V.M. Petrov et. al. Radiation environment on the Mir orbital station during solar minimum. Adv. Spase Res., 1998, V.22,-1804, р.501-510.

80. Рекомендации МКРЗ. Радиационная защита. Публикация № 26. М., Атомиздат, 1978, 87с.

81. Рекомендации МКРЗ. Радиационная безопасность. Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 1990 г. Публикация № 60, часть 1. МКРЗ. Приняты МКРЗ в ноябре 1994 г. М., Энергоатомиздат, 1994, 191с.

82. NCRP Report 98, Guidence on radiation recieved in space activities, National Council on Radiation Protection and Measuraments, Report 98, Bethesda, Maryland, July 31,1989.

83. РД 50-25645.220 Методические указания. Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Коэффициенты качества космического излучения на околоземных орбитах. М.:, изд. стандартов, 1991, 16с.

84. Yu.A. Akatov, V.V. Arkhangelsky, E.E. Kovalev at al. Absorbed dose measurements on external surface of Kosmos-satellites with glass thermoluminescent detectors. Adv. Space Res., 1989, v.9, № 10, p.237-241.