Оглавление
Если включить дозиметр перед взлётом и оставить его работать во время полёта, показания обычно начнут расти по мере набора высоты. На крейсерском эшелоне радиационный уровень будет заметно выше, чем в аэропорту или после посадки.
Причина не в самом самолёте. Основной источник дополнительного облучения на высоте — космическое ионизирующее излучение. На поверхности Земли значительную его часть задерживает атмосфера. На высоте около 9–12 км защитный слой воздуха над человеком намного тоньше, поэтому воздействие космических частиц становится сильнее.
Для обычного пассажира доза за один рейс остаётся небольшой. CDC указывает, что уровни радиации при авиаперелётах невелики и маловероятно влияют на здоровье. Но доза действительно накапливается, а её величина зависит от продолжительности полёта, высоты, широты маршрута и солнечной активности.
Почему в самолёте радиационный фон выше
Землю постоянно достигает космическое излучение. Оно имеет несколько источников.
Первая часть — галактическое космическое излучение. Это высокоэнергетические частицы, приходящие из-за пределов Солнечной системы.
Вторая — излучение, связанное с Солнцем. Во время отдельных солнечных событий поток частиц может временно увеличиваться.
Когда первичные космические частицы входят в атмосферу Земли, они взаимодействуют с атомами воздуха. Возникает целый каскад вторичных частиц, в том числе нейтронов, протонов, электронов и других компонентов.
FAA рассматривает галактическое и солнечное космическое излучение как основные природные источники радиационного воздействия на высоте полёта.
Чем ниже находится человек, тем больше атмосферы остаётся над ним и тем сильнее она ослабляет поток частиц. Поэтому возле земли радиационный фон значительно ниже, чем на эшелоне пассажирского самолёта.
Что покажет дозиметр во время полёта
Типичная картина выглядит так:
Этап | Что происходит с показаниями |
|---|---|
До взлёта | дозиметр измеряет обычный местный радиационный фон |
Набор высоты | уровень постепенно увеличивается |
Высота 9–12 км | показания становятся значительно выше наземных |
Полёт в высоких широтах | уровень может быть выше, чем на маршруте ближе к экватору |
Снижение | показания постепенно уменьшаются |
После посадки | прибор возвращается примерно к фону конкретной местности |
Не стоит ожидать одной универсальной цифры. Даже два одинаковых рейса в разное время могут дать немного разный результат.
На итог влияют маршрут, эшелон, продолжительность полёта, географическая широта, состояние магнитного поля Земли и солнечная активность. Именно эти параметры используются и в профессиональных расчётах авиационных доз.
Сколько мкЗв/ч может быть на высоте
Здесь важно различать показания бытового дозиметра и расчётную эффективную дозу от всего смешанного космического поля.
На земле бытовой прибор обычно показывает местный гамма-фон порядка десятых долей мкЗв/ч. На крейсерской высоте цифра может увеличиться до единиц мкЗв/ч, однако конкретное значение сильно зависит от прибора и условий полёта.
Профессиональные расчёты FAA показывают, что эффективная доза за рейс может составлять от долей и единиц до десятков микрозивертов. Например, в расчётной таблице CARI-7 при спокойных солнечных условиях получены такие значения:
Маршрут | Время в воздухе | Расчётная эффективная доза |
|---|---|---|
Лос-Анджелес — Гонолулу | 5,2 часа | около 12 мкЗв |
Вашингтон — Лос-Анджелес | 4,7 часа | около 15 мкЗв |
Лондон — Нью-Йорк | 6,8 часа | около 27 мкЗв |
Нью-Йорк — Токио | 13 часов | около 55 мкЗв |
Это не прогноз для любого будущего рейса. Таблица показывает порядок величин и то, насколько сильно доза зависит от маршрута.
CDC приводит ещё один понятный ориентир: перелёт в одну сторону между восточным и западным побережьем США даёт около 0,035 мЗв, или 35 мкЗв, космического облучения.
мкЗв, мкЗв/ч и мЗв — в чём разница
При измерении радиации в самолёте легко запутаться в единицах.
мкЗв/ч показывает мощность дозы, то есть насколько интенсивно идёт облучение в данный момент.
Например, если прибор показывает 2 мкЗв/ч, это не означает, что пассажир уже получил дозу 2 мкЗв. Такое количество условно накопилось бы примерно за один час при неизменной мощности дозы и при условии, что показание прибора корректно отражает интересующую величину.
мкЗв показывает уже накопленную дозу.
мЗв — более крупная единица:
1 мЗв = 1000 мкЗв.
Поэтому несколько десятков мкЗв за длительный перелёт — это сотые доли мЗв.
А что означают мкР/ч
Некоторые бытовые дозиметры показывают уровень в мкР/ч, микрорентгенах в час.
Для обычного наземного гамма-фона нередко используют приблизительный бытовой пересчёт между мкР/ч и мкЗв/ч. Но в самолёте с таким переводом нужно быть осторожнее.
Радиационное поле на большой высоте намного сложнее обычного гамма-фона. В нём присутствуют нейтроны, протоны, электроны и другие вторичные частицы. Поэтому простое преобразование показания в мкР/ч в полную эффективную дозу космического облучения будет лишь приближением. FAA при оценке авиационной дозы использует специальные модели, учитывающие разные компоненты излучения.
Почему бытовой дозиметр и расчёт FAA могут показать разное
Это один из важных моментов при эксперименте в самолёте.
Бытовой дозиметр измеряет то излучение, которое способен зарегистрировать его конкретный детектор. Чувствительность зависит от конструкции прибора.
Космическое поле на борту смешанное. В нём присутствуют разные виды частиц и энергии. Поэтому показание на дисплее бытового устройства нельзя автоматически считать полной эффективной дозой, которую получил человек.
Профессиональная система CARI-7 рассчитывает эффективную дозу с учётом маршрута, высоты, географического положения, магнитного поля Земли, солнечных условий и вклада разных частиц.
Поэтому ситуация, когда бытовой дозиметр показывает, например, несколько мкЗв/ч, а расчётная средняя мощность эффективной дозы для данного рейса отличается, сама по себе не говорит о неисправности прибора.
От чего зависит доза во время полёта
Четыре фактора влияют особенно сильно.
Фактор | Как влияет |
|---|---|
Продолжительность | чем дольше человек находится в воздухе, тем больше накопленная доза |
Высота | с увеличением высоты атмосфера экранирует космическое излучение слабее |
Широта | ближе к полярным районам воздействие обычно выше |
Солнечная активность | отдельные солнечные события могут временно увеличить уровень |
CDC выделяет продолжительность, высоту и географическую широту как основные факторы, определяющие дозу пассажира. FAA дополнительно учитывает солнечную активность.
Почему полярные маршруты дают большую дозу
Магнитное поле Земли отклоняет часть заряженных космических частиц.
Возле экватора эта защита эффективнее. По мере движения к северным и южным широтам влияние магнитного экранирования уменьшается.
По данным FAA, при одинаковой высоте уровень галактического космического излучения над полярными регионами может быть примерно в два раза выше, чем в районе геомагнитного экватора.
Поэтому два рейса одинаковой продолжительности могут дать разные дозы.
Например, маршрут, проходящий далеко на севере, нельзя напрямую сравнивать с рейсом такой же продолжительности в более низких широтах.
Как влияет высота
Высота имеет прямое значение: чем выше летит самолёт, тем меньше воздуха остаётся над ним.
FAA указывает, что на коммерческих высотах увеличение эшелона увеличивает мощность дозы. CDC объясняет это уменьшением экранирующей роли атмосферы.
Поэтому дозиметр обычно показывает рост уже во время набора.
После выхода на крейсерский эшелон показания стабилизируются в некотором диапазоне. Когда самолёт начинает снижение, уровень постепенно уменьшается.
Именно такая динамика зачастую интереснее одной максимальной цифры.
Влияет ли Солнце
Да, но здесь есть два разных процесса.
Галактическое космическое излучение присутствует постоянно. Его уровень тоже связан с солнечным циклом.
Кроме того, на Солнце происходят отдельные события, во время которых поток высокоэнергетических частиц увеличивается. Такие солнечные вспышки и солнечные протонные события могут временно повысить радиационный уровень в атмосфере.
Особенно заметным эффект может быть на большой высоте и высоких широтах.
FAA отмечает, что в большинстве случаев дополнительный вклад солнечного события невелик по сравнению с обычным галактическим фоном, но редкие сильные события способны значительно увеличить мощность дозы.
Для наблюдения за космической погодой существует, в частности, Space Weather Prediction Center NOAA, центр прогнозирования солнечной активности и связанных с ней событий.
Меньше ли радиации во время ночного рейса
Ночное время само по себе не делает перелёт заметно безопаснее с точки зрения космического излучения.
Галактические космические лучи достигают атмосферы круглосуточно. На дозу гораздо сильнее влияют высота, широта, длительность рейса и состояние космической погоды.
Поэтому выбирать ночное время только ради уменьшения радиационного воздействия смысла нет.
Опасна ли радиация в самолёте для пассажира
Для человека, который летает несколько раз в год, получаемые дозы невелики.
CDC прямо указывает, что уровень облучения при обычных авиаперелётах небольшой и маловероятно оказывает влияние на здоровье.
При этом космическое излучение относится к ионизирующему. В радиационной безопасности риск рассматривают с учётом накопленной дозы, а не только факта одного воздействия.
Ионизирующее излучение в принципе связано с риском рака и других эффектов при увеличении дозы, однако при очень низких уровнях дополнительный оценочный риск мал. FAA отдельно указывает, что для доз, характерных для полётов, невозможно установить, что конкретное заболевание у отдельного человека возникло именно из-за космического облучения во время рейсов.
Поэтому формулировки вроде «после десяти перелётов начинается вред» или «несколько рейсов обязательно вызывают проблемы со здоровьем» научного основания не имеют.
Вредны ли частые перелёты
Для обычного пассажира несколько перелётов в год и работа члена экипажа — совершенно разные сценарии.
Пилоты и бортпроводники проводят на высоте сотни часов ежегодно и накапливают дозу годами. Поэтому для них космическое облучение рассматривается уже как профессиональный фактор.
IAEA отмечает, что экипажи самолётов и часто летающие пассажиры получают более высокие дозы космического излучения, чем население в среднем.
FAA в материалах по авиационной радиационной безопасности приводит для экипажей величины порядка нескольких мЗв в год, хотя конкретная доза сильно зависит от расписания, маршрутов и высоты.
Поэтому вопрос регулярного облучения прежде всего актуален для пилотов, бортпроводников и людей, которые совершают очень много дальних перелётов в течение лет.
Радиация и беременность
Отдельного внимания заслуживает частая профессиональная работа в воздухе во время беременности.
NIOSH указывает, что для беременных членов экипажа имеет значение накопленная профессиональная доза, особенно на длинных высокоширотных и полярных рейсах. Там же отдельно рассматриваются редкие солнечные протонные события.
Из этого не следует, что обычный единичный авиаперелёт во время беременности автоматически опасен. Для пассажира решение о поездке следует оценивать с врачом прежде всего с учётом общего состояния здоровья и медицинских факторов, а не пытаться самостоятельно рассчитывать допустимое количество часов по одной универсальной таблице.
Может ли самолёт защитить пассажиров от космического излучения
Корпус самолёта частично взаимодействует с потоком частиц, но основную защиту для человека обеспечивает атмосфера Земли.
Полностью экранировать высокоэнергетическое космическое излучение обычным лёгким корпусом пассажирского самолёта невозможно. Использование массивной защиты резко увеличило бы массу воздушного судна.
Именно поэтому в авиационной радиационной безопасности воздействие обычно оценивают через расчёт дозы, маршрут и время полёта, а не через создание тяжёлой радиационной защиты салона.
Отличается ли доза пассажира от дозы пилота в одном рейсе
Если пассажир и член экипажа находятся в одном самолёте на протяжении одного и того же участка маршрута, основное космическое поле для них сопоставимо.
Главное отличие возникает не из-за того, что кабина пилота якобы полностью защищена, а из-за количества часов в воздухе.
Пассажир может совершить несколько рейсов за год. Пилот или бортпроводник проводит на высоте сотни часов.
Поэтому именно для экипажа накопленная годовая доза имеет профессиональное значение.
Как правильно измерить радиацию в самолёте
Если хочется самостоятельно посмотреть, как меняется фон во время рейса, лучше не ограничиваться одной цифрой на дисплее.
Практичный порядок измерения:
Измерьте фон до посадки в самолёт и запишите значение.
Оставьте дозиметр работать во время руления и взлёта.
Зафиксируйте показания при наборе высоты.
На крейсерском эшелоне дайте прибору достаточно времени на усреднение.
Сделайте несколько записей в течение полёта.
Снова посмотрите показания во время снижения.
После посадки сравните результат с первоначальным фоном.
Если прибор считает накопленную дозу, отдельно сохраните её значение за весь рейс.
Единичный короткий скачок лучше не принимать за окончательный результат. Для дозиметра информативнее среднее значение за определённое время.
Если устройство умеет вести журнал измерений, можно после полёта построить график. Обычно на нём хорошо видно набор высоты, участок крейсерского полёта и снижение.
Почему два дозиметра показывают разные значения
Даже на соседних креслах два прибора могут показывать не абсолютно одинаковые цифры.
Причины могут быть в:
типе детектора;
чувствительности к разным энергиям;
способности регистрировать бета-, гамма- или другие компоненты;
алгоритме пересчёта импульсов в мкЗв/ч;
времени усреднения;
статистической погрешности измерения.
Особенно это важно именно в самолёте, потому что радиационное поле на высоте включает разные частицы.
Поэтому бытовой дозиметр хорошо показывает сам факт изменения радиационной обстановки во время полёта, но для профессионального расчёта полной эффективной дозы используются специализированные методы и программы вроде CARI-7.
Можно ли рассчитать дозу заранее
Да, приблизительно.
FAA разработало программу CARI-7, которая рассчитывает эффективную дозу галактического космического излучения для человека на борту самолёта.
При расчёте учитываются:
маршрут;
географические координаты;
изменение высоты;
магнитное поле Земли;
солнечная активность;
спектр космических частиц.
Современная версия CARI-7 позволяет рассчитывать как суммарную эффективную дозу маршрута, так и вклад отдельных типов частиц.
Расчёт и показания бытового дозиметра решают немного разные задачи. Первый оценивает эффективную дозу от космического поля, второй показывает то, что регистрирует конкретный датчик здесь и сейчас.
Почему дальний рейс не всегда пропорционально «радиоактивнее»
Время действительно увеличивает накопленную дозу, но зависимость между двумя рейсами не сводится к количеству часов.
Например, шестичасовой северный маршрут может проходить в области более высокого космического фона, чем другой рейс такой же продолжительности в низких широтах.
Также самолёты используют разные эшелоны, а солнечные и геомагнитные условия меняются.
Поэтому фраза «два часа полёта всегда дают в два раза меньше дозы, чем четыре» справедлива только при условии одинаковой мощности дозы на протяжении обоих рейсов. В реальности маршруты отличаются.
Частые вопросы
Есть ли в самолёте радиация?
Да. Пассажиры и экипаж подвергаются естественному космическому излучению. На высоте оно сильнее, чем у поверхности Земли.
Покажет ли бытовой дозиметр рост радиации?
Во многих случаях да. Во время набора высоты прибор может показать увеличение мощности дозы, а после снижения показания обычно уменьшаются. Конкретные цифры зависят от конструкции дозиметра.
Почему дозиметр показывает несколько мкЗв/ч?
На высоте 9–12 км над самолётом остаётся значительно меньше атмосферы, поэтому поток космического излучения выше. Значения порядка единиц мкЗв/ч на эшелоне не выглядят необычно, но показание конкретного бытового прибора нельзя напрямую считать полной эффективной дозой от всех компонентов космического поля.
Сколько радиации получает пассажир за рейс?
В зависимости от маршрута речь может идти от единиц до нескольких десятков мкЗв. FAA, например, рассчитывала около 27 мкЗв для рейса Лондон — Нью-Йорк и около 55 мкЗв для Нью-Йорк — Токио при конкретных модельных условиях.
Чем выше самолёт, тем больше радиация?
В целом да. Чем выше высота, тем слабее защитная роль атмосферы.
На полярных маршрутах фон выше?
Да. Магнитное поле Земли слабее защищает высокие широты от части космических частиц. На одинаковой высоте уровень галактического космического излучения возле полюсов может быть примерно в два раза выше, чем возле геомагнитного экватора.
Опасно ли летать ночью?
Ночное время само по себе существенно не уменьшает космическое излучение. Высота, маршрут и продолжительность гораздо важнее.
Опасны ли редкие перелёты для здоровья?
Получаемая обычным пассажиром доза невелика. CDC считает такие уровни небольшими и маловероятно влияющими на здоровье.
Почему экипажу уделяют больше внимания?
Потому что пилоты и бортпроводники проводят на высоте много времени и получают накопленную профессиональную дозу на протяжении многих лет.
Главное
Радиация в самолёте действительно выше, чем на поверхности Земли, и бытовой дозиметр во время полёта обычно способен показать этот рост.
На крейсерской высоте около 9–12 км защитное действие атмосферы слабее, поэтому пассажиры и экипаж сильнее подвергаются воздействию космических лучей.
Уровень зависит прежде всего от времени полёта, высоты, широты маршрута и солнечной активности. Для дальних рейсов накопленная доза обычно измеряется десятками мкЗв, хотя конкретное значение для каждого маршрута отличается.
Для человека, который летает несколько раз в год, такие дозы невелики. Для экипажей и очень частых пассажиров вопрос важнее из-за накопления воздействия за сотни часов и многие годы.
