Экспериментальное исследование частиц, вызывающих явление «световых вспышек» в глазах космонавтов, с помощью позиционно-чувствительных полупроводниковых стриповых детекторов
Ародзеро A.A., Граменицкий П. В., Фетисов И. Н., «Зрительные ощущения, вызванные одиночными электронами и мюонами», ДАН СССР, Т.270, N3, с.725−727, 1983. Tobias C.A., Budinger T.F., Lyman J.T., «Biological effects due to single accelerated heavy particles and the problems of nervous system exposure in space», In: Life Sci. and Space Res., XI, Akademie-Verlag, Berlin, pp.233−245,1973. Труханов… Читать ещё >
Содержание
- Основные результаты диссертационной работы
1. Обзор результатов исследований «световых вспышек», полученных до реализации программы «Силай» показывает отсутствие однозначного понимания природы явления. Нет ясности и о частицах космического излучения, которые могут вызывать фосфены в космическом полете. Из обзора следует, что решение проблемы СВ требует создания специальной аппаратуры, позволяющей регистрировать частицы, попадающие в зрительные органы и вызывающие вспышки в космическом полете.
2.- Разработан физический принцип определения заряда, массы, энергии и направления движения проходящих через многослойный детектор заряженных частиц (ДЗЧ), который основан на анализе зависимости полных ионизационных потерь в приборе Es от разности ионизационных потерь в крайних детекторах Ed.
— Разработана физическая и электрическая схемы прибора.
— Проведен расчет основных характеристик ДЗЧ: энергетический диапазон регистрируемых частиц, зарядовое разрешение, пространственное разрешение, эффективная площадь прибора.
— Изготовлены два варианта аппаратуры («Силай-1» и «Силай-2»), летные модели которых работали на борту космической станции «Мир».
3.- Проведена калибровка ДЗЧ на пучках протонов с кинетическими энергиями 48 и 70 МэВ, на пучках ядер Не4, С12, N14, О16 с кинетической энергией около 45 МэВ/нуклон (CELSIUM TSL, UPPSALE, Svedberg Laboratory, Sweden) и ядрах углерода С12 с кинетической энергией около 300 МэВ/нуклон (GSI, Darmstadt, Germany), с целью определения характеристик ДЗЧ, проверки методики определения заряда,
112 массы, энергии, угла падения и направления движения частиц, проходящих через прибор.
— Получены калибровочные преобразования для перехода от амплитуд сигналов в детекторах к реальным ионизационным потерям.
4.- На борту орбитальной космической станции проведен активный эксперимент по исследованию космических частиц, ответственных за возникновение «световых вспышек» в глазах космонавтов с применением разработанной аппаратуры на основе полупроводниковых стриповых детекторов, специальной маски, обеспечивающей темновую адаптацию и контроль работы космонавтов.
— Эксперимент проводился на борту орбитальной станции «Мир» в два этапа («Силай-1» и «Силай-2») с октября 1995 г. по июль 2000 г. с 20 основной экспедиции (ЭО) по ЭО-28. Проведен 141 сеанс измерений, из них с регистрацией СВ — 30, в которых приняло участие 14 космонавтов. Общий объем информации полученной и доставленной на Землю превышает 750 МБ.
— Для обработки информации разработано программное обеспечение.
5.- В результате проведения эксперимента «Силай» показано, что наиболее вероятной причиной возникновения «световых вспышек» являются ядра с высокой ионизирующей способностью (ЛПЭ > 10 кэВ/мкм).
— Стриповые полупроводниковые детекторы аппаратуры «Силай» могут быть использованы для оценки радиационной обстановки. Сравнение результатов по определению поглощенной, эквивалентной доз и коэффициента качества не противоречат результатам других исследований. Отметим, что данные, полученные в эксперименте «Силай», позволяют определять эти величины с глубиной в веществе.
— Аппаратура «Силай» позволяет проводить измерения солнечных космических лучей, что демонстрируется регистрацией вспышки 14.11.98.
6. Методика, разработанная и апробированная в эксперименте «Силай», будет использована в предстоящих медико-биологических экспериментах по исследованию природы «световых вспышек» и влияния их на психофизиологическое состояние космонавтов во время полетов в космосе. При этом для более объективного подтверждения факта световых вспышек будет использован электроэнцефалографический метод регистрации вызванных потенциалов головного мозга, а для увеличения угла обзора прибора вокруг шлема-маски будет установлено несколько сборок с детекторами типа телескопа «Силай» (эксперимент «АЛТЕА» на борту международной космической станции).
Благодарности.
Автор выражает признательность своему научному руководителю профессору Аркадию Моисеевичу Гальперу за общее руководство работой в целом, заведующему кафедрой «Микро- и космофизики» профессору Сергееву Феликсу Михайловичу, сотрудникам кафедры Озерову Юрию Владимировичу (посмертно), Попову Александру Вадимовичу, Короткову Михаилу Геннадьевичу, Ходаровичу Андрею Михайловичу, Вавилову Никите Робертовичу за помощь в проведении расчетов и наземной отработки приборов, а также Колдашеву Сергею Валентиновичу за ценные замечания при обсуждении результатов работы, космонавту Европейского Космического Агенства Кри-стеру Фуглессангу за активную поддержку осуществления эксперимента в космическом полете и помощь в анализе полученных результатов, сотрудникам Ракетно-космической корпорации «Энергия» Александрову Александру Павловичу и Шабель-никову Владимиру Григорьевичу за внимание к проведению эксперимента на борту космического комплекса «Мир», сотрудникам Института медико-биологических проблем Петрову Вячеславу Михайловичу, Труханову Кириллу Александровичу, Акатову Юрию Александровичу, Архангельскому Вадиму Витальевичу за полезные дискуссии
114 о предмете исследования, сотрудникам Университета «Тор Вергата» г. Рима П-Ж. Пи-коцца, А. Морселли, Ж-Л. Фурано, Э. Реали за изготовление детекторной части прибо ров, а также космонавтам Юрию Гидзенко, Томасу Райтеру, Юрию Онуфриенко, Юрию Усачеву, Валерию Корзун, Александру Калери, Анатолию Соловьеву, Павлу Виноградову, Талгату Мусабаеву, Николаю Бударину, Геннадию Падалке, Виктору Афанасьеву, Юрию Батурину, Сергею Залетину за внимание к выполнению эксперимента на борту космического комплекса «Мир».