ïîìîùü êîñìè÷åñêèì ïèëîòàì
Ñîçäàíà ìîäåëü, ïðîñ÷èòûâàþùàÿ ðàäèàöèîííîå ïîëå âíóòðè êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ
Àêòóàëüíîé çàäà÷åé êîñìè÷åñêîé ðàäèîáèîëîãèè ÿâëÿåòñÿ îöåíêà ðàäèàöèîííîãî ðèñêà äëÿ êîñìîíàâòîâ, ñîâåðøàþùèõ ìåæïëàíåòíûå ïåðåëåòû, â ÷àñòíîñòè ïîëåòà íà Ìàðñ. Âî âðåìÿ ïåðåëåòà âíóòðè êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ ôîðìèðóåòñÿ ñëîæíîå ðàäèàöèîííîå ïîëå èçëó÷åíèÿ, îáóñëîâëåííîå âçàèìîäåéñòâèåì ãàëàêòè÷åñêîãî êîñìè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ (ÃÊÈ) ñ àïïàðàòîì.
Ýòî èçëó÷åíèå ïðåäñòàâëåíî âûñîêîýíåðãåòè÷íûìè çàðÿæåííûìè ÷àñòèöàìè: îò ïðîòîíîâ âïëîòü äî ÿäåð íèêåëÿ. Ïîäîáíîå ïîëå èçëó÷åíèÿ êîëè÷åñòâåííî è êà÷åñòâåííî îòëè÷àåòñÿ îò çåìíîãî. Ïîýòîìó ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè êîñìè÷åñêîé ðàäèîáèîëîãèè â ñèëó ñïåöèôè÷íîñòè êîñìè÷åñêîé ðàäèàöèè âåäóòñÿ â çåìíûõ óñëîâèÿõ íà óñêîðèòåëÿõ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö, òàê êàê íà äàííûé ìîìåíò íåò èíûõ ñïîñîáîâ ïîëó÷åíèÿ ñòîëü âûñîêîýíåðãåòè÷íûõ ÿäåð. Îäíàêî ïðè ïðîâåäåíèè ýêñïåðèìåíòîâ îáíàðóæèâàåòñÿ ðÿä ñóùåñòâåííûõ ïðîáëåì, íàïðèìåð, îíè íå ìîãóò â ïîëíîé ìåðå âîñïðîèçâåñòè âåñü íàáîð ïðèñóòñòâóþùèõ â êîñìîñå ÷àñòèö.
Äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé ïðîáëåìû ñîòðóäíèêàìè ëàáîðàòîðèè ðàäèàöèîííîé áèîëîãèè (ËÐÁ) Îáúåäèíåííîãî èíñòèòóòà ÿäåðíûõ èññëåäîâàíèé (ÎÈßÈ) áûëà ðàçðàáîòàíà è èññëåäîâàíà ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü îáëó÷àòåëüíîé óñòàíîâêè (ñèìóëÿòîðà ÃÊÈ). Ðåçóëüòàòû ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé äîêàçûâàþò ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïðåäëàãàåìîãî ïîäõîäà. Ñèìóëÿòîð, ïîñòðîåííûé ïî ïðåäëàãàåìîé ñõåìå, ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàí íà ïðîåêòèðóåìûõ â ðàìêàõ ïðîåêòà NICA êàíàëàõ äëÿ ïðèêëàäíûõ èññëåäîâàíèé íà íóêëîòðîíå ÎÈßÈ. Ýòîò ñèìóëÿòîð ìîæåò ïîñëóæèòü óíèêàëüíûì èíñòðóìåíòîì, ïðè ïîìîùè êîòîðîãî âîçìîæíî áóäåò èçó÷àòü âîçäåéñòâèå êîñìè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû èëè ýëåêòðîíèêó.
Çàðåãèñòðèðîâàííàÿ ïðîãðàììà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ âèçóàëèçàöèè èñõîäíûõ è ðåçóëüòèðóþùèõ äàííûõ, à òàêæå ïàðàìåòðîâ êîìïüþòåðíîé ìîäåëè ñèìóëÿòîðà. Ïðîñòåéøàÿ ñõåìà ñèìóëÿòîðà ñîñòîèò èç íåñêîëüêèõ êîíâåðòåðîâ, êîòîðûå ñîáèðàþòñÿ èç öèëèíäðè÷åñêèõ ñåêòîðîâ ìèøåíåé ðàçëè÷íûõ òîëùèí. Ìèøåíè â îñíîâíîì ñîñòîÿò èç ïîëèýòèëåíà ñ âêëþ÷åíèåì æåëåçà. Ïðèìåðîì âûïîëíåíèÿ ïðîãðàììû ÿâëÿåòñÿ ãðàôèê îòíîñèòåëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ÷àñòèö ìîäåëè ñèìóëÿòîðà, à òàêæå âèçóàëüíîå èçîáðàæåíèå èñõîäíûõ è ðåçóëüòèðóþùèõ äèôôåðåíöèàëüíûõ ñïåêòðîâ ïëîòíîñòè ïîòîêà ÷àñòèö.
Èâàí Ãîðäååâ, àñïèðàíò Èíæåíåðíî-ôèçè÷åñêîãî èíñòèòóòà (ÈÔÈ) Ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà «Äóáíà», îòâåòèë íà âîïðîñû «Ú-Íàóêè»:
— ×òî èçó÷àåò êîñìè÷åñêàÿ ðàäèîáèîëîãèÿ?
— Îäíî èç íàïðàâëåíèé ðàäèîáèîëîãèè — êîñìè÷åñêàÿ ðàäèîáèîëîãèÿ, â ðàìêàõ êîòîðîé èçó÷àþò äåéñòâèå èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ, êîòîðîå ìîæåò âñòðå÷àòüñÿ â êîñìîñå, íàïðèìåð òÿæåëûõ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö, íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû.
— ×òî òàêîå íóêëîòðîí è çà÷åì îí íóæåí?
— Ýòî óíèêàëüíûé ñâåðõïðîâîäÿùèé óñêîðèòåëü (ñèíõðîòðîí), ñîçäàííûé â ÎÈßÈ. Äàííûé óñêîðèòåëü ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ óñêîðèòåëüíîãî êîìïëåêñà NICA è ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü ïó÷êè ïðîòîíîâ è ìíîãîçàðÿäíûõ èîíîâ.
— Ðàññêàæèòå ïîäðîáíåå î ïðîåêòå NICA.
— NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) — ýòî íîâûé óñêîðèòåëüíûé êîìïëåêñ. Îí ðàçðàáîòàí â Îáúåäèíåííîì èíñòèòóòå ÿäåðíûõ èññëåäîâàíèé (Äóáíà, Ðîññèÿ) ñ öåëüþ èçó÷åíèÿ ñâîéñòâ ïëîòíîé áàðèîííîé ìàòåðèè.  ëàáîðàòîðèè êîìïëåêñà ó÷åíûå ÎÈßÈ ñìîãóò ñîçäàòü îñîáîå ñîñòîÿíèå âåùåñòâà, â êîòîðîì íàøà Âñåëåííàÿ ïðåáûâàëà âñêîðå ïîñëå Áîëüøîãî âçðûâà,— êâàðê-ãëþîííóþ ïëàçìó (QGP). Êîìïëåêñ ïîçâîëÿåò èçó÷àòü âàæíûå ïðîáëåìû ôèçèêè. Íàïðèìåð, ïðèðîäó è ñâîéñòâà ñèëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó ýëåìåíòàðíûìè ñîñòàâëÿþùèìè Ñòàíäàðòíîé ìîäåëè ôèçèêè ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö — êâàðêàìè è ãëþîíàìè. Ñ ïîìîùüþ óñêîðèòåëÿ ó÷åíûå èùóò ïðèçíàêè ôàçîâîãî ïåðåõîäà ìåæäó àäðîííîé ìàòåðèåé è QGP è íîâûå ôàçû áàðèîííîé ìàòåðèè, èçó÷àþò îñíîâíûå ñâîéñòâà âàêóóìà.
NICA îáåñïå÷èò øèðîêèé ñïåêòð ïó÷êîâ: îò ïðîòîíîâ è ïîëÿðèçîâàííûõ äåéòðîíîâ äî î÷åíü ìàññèâíûõ èîíîâ çîëîòà. Òÿæåëûå èîíû áóäóò óñêîðåíû äî êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè 4,5 Ãý íà íóêëîí, ïðîòîíû — äî 12,6 ÃýÂ. Ñåðäöåì êîìïëåêñà NICA ÿâëÿåòñÿ ìîäåðíèçèðîâàííûé óñêîðèòåëü «Íóêëîòðîí» (ðàáîòàåò â ÎÈßÈ ñ 1993 ãîäà). Íà êîëüöàõ êîëëàéäåðà NICA ïðåäóñìîòðåíû äâå òî÷êè âçàèìîäåéñòâèÿ: îäíà äëÿ èññëåäîâàíèé òÿæåëûõ èîíîâ ñ äåòåêòîðîì MPD, à äðóãàÿ äëÿ ïîëÿðèçîâàííûõ ïó÷êîâ â ýêñïåðèìåíòå SPD.
— Êàê êîíêðåòíî áóäåò èñïîëüçîâàòüñÿ ïðåäëàãàåìûé ñèìóëÿòîð â èññëåäîâàíèÿõ íà íóêëîòðîíå?
— Ñíà÷àëà íåîáõîäèìî ðàçðàáîòàòü è ïîñòðîèòü ïðîòîòèï ñèìóëÿòîðà, ýòî ìîæåò áûòü âûïîëíåíî íà îñíîâàíèè ïðîâåäåííîãî êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ. Ñèìóëÿòîð ìîæåò áûòü ðàçìåùåí íà âûâåäåííîì ïó÷êå èç íóêëîòðîíà. Äëÿ ýòîãî â ðàìêàõ êîìïëåêñà NICA ñóùåñòâóþò êàíàëû äëÿ ïðèêëàäíûõ èññëåäîâàíèé, â ÷àñòíîñòè Ñòàíöèÿ èññëåäîâàíèé ìåäèêî-áèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ (ÑÈÌÁÎ).
— Êàê ìîæíî áóäåò èñïîëüçîâàòü ïîëó÷åííûå äàííûå â ðåàëüíûõ êîñìè÷åñêèõ ïîëåòàõ?
— Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé, ïîëó÷åííûå ïðè ïîìîùè ñèìóëÿòîðà, ïîçâîëÿò îöåíèòü ðèñêè, ñâÿçàííûå ñ êîñìè÷åñêèì èçëó÷åíèåì. Ïðè ïîìîùè ñèìóëÿòîðà âîçìîæíî ìîäåëèðîâàòü ñìåøàííîå ðàäèàöèîííîå ïîëå, áëèçêîå ïî ñâîèì õàðàêòåðèñòèêàì ê ïîëþ èçëó÷åíèÿ, êîòîðîå ôîðìèðóåòñÿ âíóòðè êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ çà âðåìÿ ìåæïëàíåòíûõ ïåðåëåòîâ. Òî åñòü óñòàíîâêà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ èññëåäîâàíèé ïåðåä ïîëåòîì. Ýòî óíèêàëüíûé èíñòðóìåíò, ïðè ïîìîùè êîòîðîãî ìîæíî îöåíèòü âîçäåéñòâèå èçëó÷åíèÿ íå òîëüêî íà æèâûå îðãàíèçìû, íî è íà àïïàðàòóðó, êîòîðàÿ áóäåò íàõîäèòüñÿ íà áîðòó êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ.
Ñåðèÿ ñîîáùåíèé "Íàóêà (4)":
×àñòü 1 -  Äóáíå ãîòîâèòñÿ ñîâìåñòíûé ýêñïåðèìåíò SPD
×àñòü 2 - Ìèíèñòð íàóêè ÐÔ ïîñåòèë ñòðîèòåëüñòâî «ÑÊÈÔ»
×àñòü 3 - Îòñòàâàíèå îò ãðàôèêà ïðè ñòðîèòåëüñòâå ÑÊÈÔ
×àñòü 4 - Íóêëîòðîí ÎÈßÈ - êîñìè÷åñêîé ðàäèîáèîëîãèè
×àñòü 5 - Ê âîïðîñó äåãðàäàöèè â èìïåðñêîé íàóêå
×àñòü 6 - Ðîññèéñêèé ôèçèê — îá èçó÷åíèè íåéòðèíî
...
×àñòü 48 - À âîò è «ïëàíåòàðíîå ñàìîóáèéñòâî»
×àñòü 49 - Åñòü ïåðâûå îáîðîòû ïó÷êà â áóñòåðå ÖÊÏ «ÑÊÈÔ»
×àñòü 50 - Ìåæäóíàðîäíîå ñîòðóäíè÷åñòâî ÎÈßÈ ðàñò¸ò