О влиянии микроэлементного состава реголитов на безопасность труда космонавтов на Луне

Введение. Проблема использования околоземного пространства для удовлетворения различных потребностей человечества, в том числе освоения полезных ископаемых, особенно на Луне, становится актуальной, что повышает значимость исследований по обеспечению безопасности труда в этих условиях.

Цель исследования — изучение микроэлементного состава реголитов в сравнении с земными породами и его значения для безопасности труда космонавтов на поверхности Луны.

Материалы и методы. Оценка микроэлементного состава реголитов выполнена путём расчёта коэффициентов концентрации и коэффициента падения качества. При выделении однородных классов реголитов по концентрациям 38 химических элементов использована компьютерная технология классификации многомерных наблюдений в условиях самоорганизации.

Результаты. Установлено, что концентрации многих микроэлементов в реголитах значительно превышают их концентрации в земных почвах. Рассчитанный для морских реголитов Луна-16 и 24 и для Аполлон-11 и 12 коэффициент падения качества изменяется от 27 до 100, что соответствует категории «кризис». Это свидетельствует о том, что содержание микроэлементов в реголитах колеблется от слабо критической (27 для реголита Луна-16) до сильно критической (100 для реголита Аполлон-12). Определены микроэлементы, концентрации которых в лунных реголитах значительно превышают их концентрации в земных почвах: Cr, Be, Co, Sc, Ho, Se, Ni, Au, Ag, Er, Tm, Y, Sm, Gd, Tb, Dy Yb, Lu, Cd, Zr, Sr, Ce, Pr, Nd, Eu. Эти микроэлементы входят в группу веществ, обладающих аллергенным, фиброгенным и канцерогенным действием и могут оказывать негативное влияние на здоровье будущих лунных колонистов.

Ограничения исследования. Исследование проведено для состава реголита на поверхности Луны и не охватывало аспекты защиты человека от лунной пыли космическими станциями, сооружениями, скафандрами и специальным оборудованием.

Заключение. При оценке влияния факторов окружающей среды на безопасность труда космонавтов при колонизации Луны следует уделять внимание токсикологическим аспектам условий труда, в частности микроэлементному составу реголитов и лунной пыли.

Участие авторов:
Гавришин А.И. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста, редактирование;
Иванов И.В. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 19.01.2023 / Дата принятия к печати: 02.02.2023 / Дата публикации: 25.02.2023

1. Barabash S., Futaana Y. A mission to study lunar environment and surface interaction. European Lunar Symposium. Germany: Münster; 2017: 37–8.

2. Berezhnoy A.A. Behavior of volatile elements during impact events on the moon. European Lunar Symposium. Germany: Münster, 2017: 45–6.

3. Hendrickson D.H. Astrobotic’s service: a new model for lunar science missions. European Lunar Symposium. Germany: Münster, 2017: 101–2.

4. Nekvasil H., Lindsley D.H., Catalano T., Schaub D., Di Francesco N.J. Making the Lunar Anorthositic Crust and Its Root: Exploring the Implications of the Pseudo-Azeotrope. Forty-Eighth Lunar and Planetary Science Conferences. Texas, USA: The Woodlands; 2017.

5. Жданова Д.Н., Шмарин Н.В. Луна — проблемы и перспективы связанные с освоением. Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2018; 3(4(14)): 555–6.

6. Плеханов Н.С., Летунова О.В. Освоение космоса: цели, задачи и перспективы. Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2018; 3(4(14)): 719–20.

7. Бобин В.А., Бобина А.В. Проект создания простейших поселений на этапе разведки недр луны. Воздушно-космическая сфера. 2020; 2(103): 54–61.

8. Захаров А.В., Зеленый Л.М., Попель С.И. Лунная пыль: свойства, потенциальная опасность. Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы. 2020; 54(6): 483–507.

9. Плетнер К.В. Олег Орлов: медицина на службе космической мечты. Воздушно-космическая сфера. 2020; 2: 16–25.

10. Баринов В.А., Ушаков И.Б. Токсикология лунной пыли в аспекте возможной профессиональной патологии космонавтов — участников экспедиции на Луну. Мед. труда и пром. экол. 2022; 62(2): 72–92.

11. Kabata-Pendias A., Pendias H. Trace Elements in the Biological Environment. Warsaw: Wyd. Geol.; 1979.

12. Головин А.А. Временные рекомендации к геохимическому обеспечению геологосъемочных работ, завершающихся созданием Госгеолкарты-200. М.: Изд-во МПР; 1999.

13. Fourth Lunar Science conference. USA. Houston; 1973.

14. Costello E.S., Ghent R.R., Lucey P.G. A Refreshed Model for the Mixing Rate of Lunar Regolith. Forty-Eighth Lunar and Planetary Science Conferences. Texas, USA: The Woodlands; 2017.

15. Jordan A.P., Stubbs T.J., Wilson J.K., Hayne P.O., Schwadron N.A. et al. How Dielectric Breakdown May Weather the Lunar Regolith and Contribute to the Lunar Exosphere. Forty-Eighth Lunar and Planetary Science Conferences. Texas, USA: The Woodlands; 2017.

16. Wu Y.Z., Wang Z.C., Zhang X.Y. In situ spectra of the moon. European Lunar Symposium. Germany: Münster, 2017: 235–6.

17. Методические рекомендации по геохимической оценке источников загрязнения окружающей среды. М.: Изд-во ИМГРЭ; 1982.

18. Гавришин А.И. Сравнительный анализ двух методов оценки качества вод. Геоэкология. 2021; 2: 57–66.

19. Гавришин А.И. Применение цифровой классификационной технологии при анализе техногенных изменений окружающей среды. Известия высших учебных заведений. Технические науки. 2020; 1: 11–7.

20. Баранов В.М., Катунцев В.П., Баранов В.М., Шпаков А.В., Тарасенков Г.Г. Вызовы космической медицине при освоении человеком Луны: риски, адаптация, здоровье, работоспособность. Ульяновский медико-биологический журнал. 2018; 3: 109–23.

21. Орлов В.П., Фаррахов Е.Г., Вольфсон И.Ф., Алексеев В.М., Прозорова М.В. Современное состояние и перспективы медицинской геологии (к итогам VII конференции международной медико-геологической ассоциации мед-гео-2017). Разведка и охрана недр. 2018; 1: 3–7.

22. Шопина О.В. Медицинская геохимия ландшафтов. Влияние особенностей элементного состава окружающей среды на здоровье населения. Российский журнал восстановительной медицины. 2019; 4: 47–67.

23. Новиков Л.С. Космическое материаловедение. М.: Макс Пресс; 2014.

24. Слюта Е.Н. Физико-механические свойства лунного грунта (обзор). Астрономический вестник. 2014; 5: 358–82.

25. Pohlen M., Carroll D., Prisk G.K., Sawyer A.J. Overview of lunar dust toxicity risk. NPJ Microgravity. 2022; 8(1): 55. https://doi.org/10.1038/s41526-022-00244-1