Kosmické záření a skafandry

Proč kosmonaut potřebuje v kosmickém prostoru speciální oblek?

Skafandry Skafandr je druh ochranného obleku, který chrání uživatele před nepříznivým vlivem okolního prostředí. Nejčastěji se jedná o vrstvu, která je schopna odolávat nevhodným teplotám a tlakům, případně působení cizorodého prostředí - fyzikální, chemickou, či biologickou cestou.

Jednotlivé typy skafandrů jsou velmi rozdílné v závislosti na druhu použití, pro který je určen. Obecně se skládá z ochrany těla, rukavic, bot, speciální masky (malá vrstva zlata), která umožňuje vidět okolí a udržovat vlastní příznivou atmosféru a jednotky, která tuto atmosféru generuje. Je velmi složitý a umožňuje chránit kosmonauta před vakuem, nepřízní teploty a částečně i před okolní radiací.

Na Zemi jsme obklopeni vzduchem, který nevidíme ani necítíme, v kosmu však není žádný. Vzduch nás zásobuje kyslíkem, který potřebujeme k dýchání. Má také funkci ochranné vrstvy, která nás chrání před škodlivou sluneční radiací a před drobnými prachovými částicemi, letícími kosmickým prostorem. Vzduch působí tlakem na celé naše tělo. Bez tohoto tlaku by plyny obsažené v naši krvi způsobily její zpěnění a smrt by byla neodvratná. Proto skafandr, podobně jako vzduch, vyvolává tlak na tělo kosmonauta, dodává kyslík k dýchání a plní ochrannou funkci. Aby mohl zajistit všechny tyto rozdílné funkce, musí být velmi robustní.

Vesmírné spodní prádlo Přesto, že je v kosmickém prostoru velmi chladno, kosmonauti by se ve svých oblecích velmi zahřáli, kdyby jejich tělesné teplo nemohlo unikat. Proto přímo na těle nosí chladící oblek protkaný sítí trubiček. Voda proudící v trubičkách odvádí tělesné teplo do výměníku umístěného na zádech, odkud je vyřazováno do prostoru. Silný a robustní Skafandr je sám o sobě velmi silný, protože je složen z mnoha vrstev. Uvnitř má speciální vrstvu, která zajišťuje správný tlak na astronautovo tělo. Další ochranné vrstvy materiálu mají různé sklady a záhyby, proto astronaut může snadněji pohybovat rukama a nohama. Oblékání skafandru Kosmonautův oblek se sestává ze dvou částí. Nejdříve si navléká kalhoty, potom horní polovinu. Obě části se spojí dohromady stejným způsobem jako rukavice a přilba, které se navlékají naposled.

Kosmické záření Země je stále bombardována nejrůznějšími částicemi z kosmu, jejichž energie jsou velmi vysoké. Problémem je, že některé energie jsou vysoké až příliš - částice mají vyšší energie, než povoluje teorie. Řešení této záhady jsou zatím jen dosti spekulativní, neboť dopadů extrémně energetických částic bylo dosud zaznamenáno jen několik desítek. K solidnímu proměření (a tedy snad i k řešení zmiňované záhady) nejenergetičtějšího konce spektra kosmického záření jistě přispěje budovaná observatoř Pierra Augera. Pierr Auger - francouzský fyzik, který byl průkopníkem výzkumu energetického záření v první polovině minulého století.Observatoř najdete v argentinském městečku Malarque v provincii Mendoza pod Andami.

- kosmické záření je z největší části tvořeno protony (kolem 90%) Co je kosmické záření? Za kosmické záření je obvykle považován vysokoenergetický proud částic, který do zemské atmosféry proniká z kosmického prostoru. Přesněji řečeno, jedná se o primární kosmické záření, které interaguje (tedy sráží se) s částicemi zemské atmosféry. Srážkami vznikají další a další částice, reakce se rozvětvuje a výsledkem je sprška sekundárního kosmického záření, která dopadá na zemský povrch. - kosmické záření je z největší části tvořeno protony (kolem 90%) - zbytek tvoří jádra hélia a těžších prvků - jisté malé zastoupení mají i elektrony - součástí kosmického záření jsou i další stabilní částice – neutrina - které se však mohou srazit s částicí v atmosféře jen nesmírně vzácně. Jaké má energie? Energie částic primárního kosmického záření se pohybuje od 109 eV do cca 1020 eV. Pro porovnání je možná vhodné poznamenat, že nejenergetičtější částice připravené člověkem v urychlovačích dosahují energií nejvýše v řádu 1012 eV. Dolní mez je dána existencí slunečního větru- (je proud částic, který vychází ze Slunce. Má obvykle rychlost asi 450 km/s. Pochází-li z jiných hvězd než z našeho Slunce, je někdy nazýván hvězdný vítr).

Toto pole zabraňuje naprosté většině kosmického záření - nabitým částicím, aby vůbec pronikly do sluneční soustavy. Částic s energiemi kolem 109 eV dopadá na Zemi poměrně hodně, zhruba 10 tisíc na čtvereční metr za sekundu. S rostoucí energií jejich počet rychle klesá, pro energie 1012 eV je to zhruba jedna částice za sekundu na metr čtvereční. Pokles počtu částic začíná být ještě o něco rychlejší pro energie cca 1016 eV, kdy pozorujeme již jen několik částic dopadajících na čtvereční metr zas jeden rok. Částice s energií vyššími než 1019 eV dopadne zhruba jedna za rok na kilometr čtvereční. Doposud nejenergetičtější částice zachycená na Zemi měla energii 3,2.1020 eV, tedy 51 Joulů, čili zhruba tolik jako pětikilogramová cihla padající z jednoho metru. Zachycena byla fluorescenčním detektorem "Fly's Eye" (Muší oko) v Utahu v USA v 15.října roku 1991.

Odkud přichází? Kosmické záření, které zachycujeme na Zemi přichází ze všech směrů ho stejně. Drobné odchylky jsou způsobeny v nízkoenergetické oblasti (do 1011 eV) zářením přicházejícím od Slunce, přičemž tato složka jeví znatelné 11-leté variace shodné se slunečním cyklem. Toto rovnoměrné směrové rozdělení přicházejícího kosmického záření je celkem snadno pochopitelné, když uvážíme, že v kosmickém záření výrazně převažují nabité částice, jejichž dráhy jsou zakřivovány zejména v magnetických polích. Částice tak opisují na svojí cestě k Zemi velmi složité dráhy, čímž se ztrácí informace o zdroji, v němž byly vyprodukovány.

Enrico Fermi - Italský fyzik žil 29. září 1901 – 28. listopadu 1954 Jaké jsou jeho zdroje? Možné zdroje záření lze rozdělit do tří kategorií. - do první kategorie patří velké rozlehlé objekty, například celé galaxie či velká oblaka mezigalaktického plynu, v nichž dochází k postupnému urychlování částic - základní mechanismus tohoto urychlování navrhl již v roce 1949 Enrico Fermi. Enrico Fermi - Italský fyzik žil 29. září 1901 – 28. listopadu 1954 - Nobelovu cenu v roce 1938 za objev umělých radioaktivních prvků vyrobených neutronovým ozářením Do druhé kategorie lze zařadit zdroje, v nichž probíhají více či méně katastrofické procesy. Jedná se většinou o poměrně kompaktní objekty a částice jsou v nich urychlovány jen v jediném kroku. Lze sem zařadit např. supernovy, aktivní galaktická jádra nebo akreční disky u neutronových hvězd - (jsou závěrečným stádiem vývoje hvězdy. Vznikají jako pozůstatek po výbuchu supernovy typu II, typu Ib nebo Ic.) Konečně do třetí kategorie patří tzv. exotické urychlovače. Sem patří například dosud neznámé supertěžké částice, jejichž existenci předpovídá

supersymetrická teorie - (je jedna z nejznámějších a dosud v mnoha směrech neúplných tzv. teorií všeho. Velmi populárně řečeno, tato teorie předpokládá, že základními stavebními kameny přírody nejsou částice s nulovými rozměry, nýbrž jednorozměrné struny, které vibrují různými způsoby, odpovídajícími různým druhům částic ) Jak se šíří? Kosmické záření se nepohybuje vesmírem volně, ale je do značné míry ovlivňováno i okolním prostředím. Příčinou postupných energetických ztrát jsou interakce s reliktním mikrovlnným zářením, které doplňují i srážky se zářením rádiovým a infračerveným. Částice kosmického záření (nejčastěji proton) se totiž pohybují relativistickými rychlostmi a zákonitě se na nich projevují efekty speciální teorie relativity - ( speciální relativita uvažuje pouze pozorovatele, kteří jsou v inerciálních vztažných soustavách, tzn. soustavách, které se navzájem pohybují rovnoměrně přímočaře. Takoví pozorovatelé pak podle této teorie nemohou pomocí žádného experimentu určit, který z nich je v „absolutním klidu“ a který z nich se oproti tomuto klidu „pohybuje“)

Konec

Michal Čurda 9.B 2008 ZŠ Jungmannova 813 Zdroj: Internet – Wikipedia - www-hep2.fzu.cz/Auger/cz/kosmzar.html Knížka- Vesmír, hvězdy, planety, a kosmické děje (Sue Becklake)