Anotasi
Saat ini, berbagai ekosistem sedang dibuat yang memungkinkan orang untuk berinteraksi secara online dengan dunia Internet of things (IoT dan IIoT) untuk kepentingan masyarakat, dengan mempertimbangkan kebutuhan individu dari konsumen teknologi inovatif modern.
"Sistem penerbangan yang baru dibuat untuk pemantauan dosimetri pribadi personel penerbangan dan penumpang udara" menggunakan teknologi inovatif modern DO-RA
DO-RA.com juga dapat dikaitkan dengan tipe ekosistem ini.
Diketahui bahwa saat menggunakan transportasi udara saat terbang ke berbagai belahan dunia, kami melakukan perjalanan di ketinggian 10-12 km. atas bumi. Koridor penerbangan 13 km. terutama digunakan oleh penerbangan charter. Selama penerbangan ini, penumpang udara dan personel penerbangan terkena radiasi pengion kosmik. Pada saat yang sama, pada ketinggian terbang yang digunakan, tingkat radiasi pengion kosmik secara signifikan dapat melebihi norma yang diizinkan, misalnya, selusin kali atau lebih. Untuk penerbangan trans-Atlantik, tarif yang diizinkan dapat melebihi beberapa puluh kali. Efek ini pada tubuh penumpang dan personel pesawat yang sering terbang dapat memiliki efek buruk.
Artikel kami akan memungkinkan setiap orang untuk memahami risiko yang mungkin terjadi bagi diri mereka sendiri jika terjadi perjalanan udara yang sering dan mengambil langkah-langkah yang tepat untuk meminimalkan kerusakan pada kesehatan mereka sendiri dan kesehatan orang-orang yang dekat dengannya yang terbang dengan maskapai sipil.
1. Pendahuluan dan masalah radiasi kosmik
Saat Anda naik pesawat, Anda biasanya tidak memikirkan apa yang berada di ketinggian 10-12 km. - Koridor penerbangan sipil standar dapat mengganggu Anda selain badai petir atau turbulensi.
Diketahui bahwa pada akhir abad terakhir, penerbangan sipil menggunakan koridor yang lebih rendah untuk penerbangan di ketinggian 6,0-8,0 km di atas permukaan bumi. Tetapi persyaratan lingkungan modern untuk kebisingan mesin pesawat terbang dan emisi gas buang, serta penghematan bahan bakar per mil penerbangan, membuat para penerbang menjauh dari Bumi, lebih dekat ke bintang-bintang karena resistensi udara yang lebih rendah selama penerbangan dan optimalisasi keuangan transportasi penumpang udara.
1.1. Hanya bintang di atas
Sering terbang di seluruh dunia, dan pada saat yang sama mengalami perkembangan saya sendiri yang dibuat sebagai bagian dari proyek
DO-RA.ru untuk memantau lingkungan dalam hal radiasi pengion, atau radiasi singkat, saya menemukan fitur penerbangan berikut.
Jadi pada awal pesawat terbang di Chambery, Prancis, latar belakang radiasi hanya 0,10 μSv / jam. Pada ketinggian 3.000 m, radiasi latar berkisar antara 0,15-0,18 μSv / jam. Pada ketinggian 6.000 m, tingkat radiasi latar belakang berada di kisaran 0,30-0,34 μSv / jam. Pada ketinggian 8,800 m, tingkat radiasi latar sudah 0,72-0,76 μSv / jam. Pada ketinggian 10,100 m, tingkat radiasi latar naik menjadi 1,02-1,12 μSv / jam. Dan akhirnya, pada ketinggian maksimum rute kami, yaitu pada ketinggian 10,700 m. Latar belakang radiasi adalah 1,22-1,35 μSv. / H. Saat mendarat di Moskow di Domodedovo, semua pengukuran radiasi latar belakang dengan akurasi yang masuk akal dikonfirmasi pada ketinggian yang sama.
Ternyata penerbangan hari itu dalam arah geografis apa pun, meskipun nyaman bagi manusia, tetapi membuat tubuh kita mengalami peningkatan beban radiasi daripada penerbangan malam hari. Hal ini disebabkan oleh radiasi kosmik berlebih dan radiasi matahari, serta lebih banyak udara yang dikeluarkan, dan, akibatnya, perlindungan alami kurang efektif terhadap partikel pengion materi.
Agar tidak berdasar dan tidak jatuh ke dalam perangkap kesalahpahaman kita sendiri, kita memberikan contoh secara eksklusif dari sumber terbuka yang akan memungkinkan kita untuk membuka mata kita terhadap radiasi pengion di sekitar kita yang menyerang kita selama perjalanan udara. Seperti yang Anda ketahui, seseorang kehilangan organ-organ sensorik yang dapat merasakan dan mengidentifikasi radiasi untuk mengambil langkah-langkah yang mungkin untuk melindungi dari radiasi berbahaya dan mengurangi kerusakan yang terjadi pada tubuh.
Ingatlah pepatah: "Pengetahuan adalah kekuatan." Tetapi ketidaktahuan tentang efek radiasi pengion pada tubuh manusia tidak membebaskan kita dari efek berbahaya!
1.2. Sinar kosmik dan radiasi matahari
Secara umum diterima bahwa radiasi kosmik adalah radiasi pengion yang terus-menerus jatuh di permukaan bumi dari ruang dunia dan terbentuk di atmosfer bumi sebagai hasil dari interaksi radiasi dengan atom-atom komponen udara.
Bedakan antara radiasi kosmik primer dan sekunder. Radiasi kosmik primer (KI-1) adalah aliran partikel elementer yang jatuh di permukaan bumi dari ruang angkasa. Itu muncul karena erupsi dan penguapan materi dari permukaan bintang dan nebula di luar angkasa. KI-1 terdiri dari proton (92%), partikel alfa (7%), inti lithium, berilium, boron, karbon, nitrogen, oksigen, dan atom lainnya (1%). Radiasi kosmik primer (KI-1) ditandai dengan daya tembus tinggi.
Lebih lanjut, radiasi kosmik dibagi berdasarkan asal ke dalam tipe-tipe berikut: (i) ekstragalaktik, (ii) galaksi dan (iii) matahari.
Sebagian besar radiasi kosmik primer muncul di galaksi kita, energinya sangat tinggi - hingga 1019 eV. Radiasi matahari terjadi terutama selama suar matahari yang terjadi dengan siklus 11 tahun yang khas. Energi mereka tidak melebihi 40 MeV. Ini tidak mengarah pada peningkatan yang nyata dalam dosis radiasi pada permukaan bumi.
Energi rata-rata sinar kosmik adalah 1010 eV, sehingga berbahaya bagi semua makhluk hidup. Atmosfer berfungsi sebagai semacam perisai yang melindungi objek biologis dari efek partikel kosmik, dan hanya beberapa partikel yang mencapai permukaan bumi.
Ketika partikel kosmik berinteraksi dengan atom unsur-unsur di atmosfer, terjadi radiasi kosmik sekunder (KI-2). Ini terdiri dari meson, elektron, positron, proton, neutron, sinar gamma, yaitu dari hampir semua partikel yang saat ini dikenal.
Sinar kosmik primer, meledak ke atmosfer, berangsur-angsur kehilangan energi mereka, membuangnya pada banyak tabrakan dengan inti atom udara. Fragmen yang dihasilkan, memperoleh bagian dari energi partikel utama, itu sendiri menjadi faktor ionisasi, menghancurkan dan mengionisasi atom gas udara lainnya, yaitu berubah menjadi partikel radiasi kosmik sekunder (KI-2).
KI-2 muncul sebagai hasil dari interaksi elektron-foton dan elektron-nuklir. Dalam proses elektron-foton, partikel bermuatan berinteraksi dengan bidang inti atom, menghasilkan foton yang membentuk pasangan elektron dan positron. Partikel-partikel ini, pada gilirannya, menyebabkan munculnya foton baru. Proses elektron-nuklir adalah karena interaksi partikel-partikel primer, yang energinya tidak kurang dari 3x109 eV, dengan inti atom di udara. Dalam interaksi ini, sejumlah partikel baru muncul - meson, proton, neutron. Radiasi kosmik sekunder memiliki batas maksimum pada ketinggian 20-30 km, pada ketinggian lebih rendah, proses penyerapan radiasi sekunder lebih unggul daripada proses pembentukannya.
Intensitas radiasi kosmik tergantung pada garis lintang dan ketinggian geografis. Karena sinar kosmik sebagian besar bermuatan partikel, mereka menyimpang dalam medan magnet di wilayah di atas khatulistiwa dan mengumpulkan dalam bentuk corong di daerah kutub. Di wilayah sirkumpolar permukaan Bumi, partikel dengan energi yang relatif rendah (tidak perlu mengatasi medan magnet) juga mencapai intensitas radiasi kosmik di kutub akibat sinar ini. Di daerah khatulistiwa permukaan, hanya partikel yang memiliki energi maksimum yang dapat mengatasi efek membelokkan jangkauan medan magnet.
Tingkat dosis rata-rata radiasi kosmik penduduk Bumi adalah sekitar 0,3 mSv / tahun, dan pada tingkat London-Moskow-New York mencapai 0,5 mSv / tahun.
1.3. Unit Pengukuran Radiasi Pengion
Dosis Setara (dua unit):
Baer adalah padanan biologis sinar-X (dalam beberapa buku, senang). Ini adalah unit off-sistem untuk mengukur dosis yang setara. Dalam kasus umum:
1 rem = 1 rad * K = 100 erg / g * K = 0,01 Gy * K = 0,01 J / kg * K = 0,01 Sievert
Dengan faktor kualitas radiasi K = 1, yaitu untuk x-ray, gamma, radiasi beta, elektron dan positron, 1 rem sesuai dengan dosis 1 rad yang diserap.
1 rem = 1 rad = 100 erg / g = 0,01 Gy = 0,01 J / kg = 0,01 Sievert
Catatan khusus adalah fakta berikut. Sejauh 50-an, ditemukan bahwa jika, pada dosis paparan 1 x-ray, udara menyerap 83,8-88,0 erg / g (ekuivalen fisik X-ray), maka jaringan biologis menyerap 93-95 erg / g (ekuivalen biologis sinar-X) . Oleh karena itu, ternyata ketika mengevaluasi dosis, dapat dianggap (dengan kesalahan minimal) bahwa dosis paparan 1 x-ray untuk jaringan biologis sesuai dengan (setara dengan) dosis diserap 1 rad dan dosis setara 1 rem (pada K = 1), yaitu, kira-kira mengatakan bahwa 1 P, 1 rad dan 1 rem adalah satu dan sama.
Sievert (Sv) adalah unit dosis ekivalen yang setara dan efektif dalam sistem SI. 1 Sv sama dengan dosis ekivalen di mana produk dari dosis yang diserap dalam Gray (dalam jaringan biologis) dan koefisien K akan sama dengan 1 J / kg. Dengan kata lain, ini adalah dosis yang diserap di mana 1 kg energi dilepaskan dalam 1 kg zat.
Dalam kasus umum: 1 Sv = 1 Gy. K = 1 J / kg. K = 100 rad. K = 100 rem
Pada K = 1 (untuk x-ray, gamma, radiasi beta, elektron, dan positron), 1 Sv sesuai dengan dosis 1 Gy yang diserap: 1 Sv = 1 Gy = 1 J / kg = 100 rad = 100 rem.
Ukuran pengaruh studi pengion pada tubuh manusia dianggap DER - tingkat dosis yang setara. Setara dosis ambient H * (d) adalah ekuivalen dosis yang diciptakan dalam ICPE spherical phantom (Komisi Internasional untuk Unit Radiasi) pada kedalaman d (mm) dari permukaan dengan diameter sejajar dengan arah radiasi, dalam bidang radiasi yang identik dengan yang dipertimbangkan dalam komposisi, distribusi fluence dan energi, tetapi searah dan homogen, yaitu, dosis ambient setara dengan H * (d) adalah dosis yang akan diterima seseorang jika ia sedang ... Abu-abu / detik (Gy / d). 1rad / s = 0,01 Gy / s. Dosis setara daya. Rem / detik (rem / s). Sievert / detik (Sv / s).
Sebagai kesimpulan, kita ingat sekali lagi bahwa untuk x-ray, gamma, radiasi beta, elektron dan positron, nilai-nilai x-ray, rad dan rem, dan (secara terpisah) nilai-nilai Gray dan Sievert setara dalam menilai paparan manusia.
1.4. Standar Keamanan Radiasi - NRB-99/2009
Menyimpulkan perjalanan ke dalam fisika proses, saya ingin mencatat yang berikut ini, berkat efek aktif radiasi pengion pada seseorang dan sistem tubuhnya, standar radiasi khusus untuk personel penerbangan telah diperkenalkan dalam penerbangan. Standar-standar ini membatasi penerbangan personel penerbangan dengan kecepatan tidak lebih dari 80 jam penerbangan per bulan, tidak lebih dari 240 jam penerbangan per kuartal, dan tidak lebih dari 800 jam penerbangan per tahun per orang.
Parameter waktu penerbangan ini diambil dari Pesanan Kementerian Perhubungan Federasi Rusia No. 139 tanggal 21 November 2015, dengan mempertimbangkan Peraturan ICAO “Standar Internasional dan Praktik yang Dianjurkan”, klausul 7.6: “Waktu penerbangan dan waktu penerbangan resmi awak pesawat ditentukan oleh norma-norma agen penerbangan negara bagian. Anggota ICAO. " Namun, perhitungan jam penerbangan seperti itu setiap jam saat ini merupakan sistem kontrol yang cukup kuno dan ganas bagi personel penerbangan, dan inilah sebabnya.
Adalah satu hal untuk terbang sejajar dengan garis khatulistiwa di atas benua Eropa atau Asia yang paling padat penduduknya dan merupakan hal lain untuk terbang melalui kutub. Dan lebih dari itu, masalah bagi kesehatan untuk terbang selama periode badai matahari. Pada saat-saat seperti itu selama penerbangan, kekuatan dosis setara dengan personel penerbangan dapat sangat berbeda dan tidak bertepatan dengan liang aktual jam penerbangan rata-rata.
Selama keberadaan ilmu radiologi yang mempelajari efek radiasi pengion pada tubuh manusia dan hewan, statistik jangka panjang yang dapat diandalkan tentang efek radiasi, dinyatakan dalam risiko penyakit pada organ-organ tertentu orang tersebut. Data risiko penyakit diambil dari dokumen resmi NRB 99/2009 dan disajikan dalam tabel di bawah ini untuk kejelasan:
Faktor risiko radiasi untuk penyakit organ manusia
Rasio Organ Manusia
Gonad (gonad) 0.2
Sumsum tulang merah 0,12
Usus besar 0,12
Perut 0,12
Cahaya 0,12
Kandung kemih 0,05
Hati 0,05
Kerongkongan 0,05
Tiroid 0,05
Kulit 0,01
Sel Tulang 0,01
Otak 0,025
Sisa kain 0,05
Tubuh secara keseluruhan 1
1.5. Statistik Penerbangan Sipil ...
Statistik penerbangan sipil internasional menyediakan indikator-indikator berikut. Pada 2016, 3,7 miliar penumpang diangkut dengan penerbangan dunia, sementara semua maskapai di dunia menyelesaikan 10 miliar jam penerbangan (data ICAO dan ATOR). Ada perkiraan pertumbuhan penerbangan sipil sebesar 4,6% per tahun hingga 2034 (data UAC). Meskipun pada 2016 yang sama, transportasi udara orang tetap meningkat sebesar 6% (data ICAO dan ATOR).
Pada 2017, sejumlah rekor penumpang diangkut dengan penerbangan reguler di seluruh dunia - lebih dari 4 miliar orang, yang 7% lebih tinggi dari pada 2016, ketika pertumbuhan yang signifikan juga dicatat dibandingkan dengan periode sebelumnya.
Pada saat yang sama, menurut statistik ICAO, ada lebih dari 70 juta orang yang sering menerbangkan penumpang udara dengan +30 penerbangan per tahun. Dalam hal ini, dapat dengan yakin dikemukakan bahwa potensi pasar untuk peralatan dosimetri pemantauan radiasi pribadi untuk penumpang dan awak pesawat yang sering terbang cukup besar dan tahan terhadap pertumbuhan yang stabil dan stabil.
1.6. Pengaruh Radiasi Kosmik pada Personil Penerbangan
Para peneliti menemukan bahwa wanita dan pria di awak pesawat Amerika memiliki tingkat lebih tinggi untuk berbagai jenis kanker, dibandingkan dengan penumpang udara konvensional. Pertama-tama, itu adalah kanker payudara, leher rahim, kulit, kelenjar tiroid dan rahim, serta kanker sistem pencernaan, yang meliputi kanker usus besar, lambung, kerongkongan, hati, dan pankreas.
Satu penjelasan yang mungkin untuk peningkatan tingkat kanker adalah bahwa personel penerbangan terpapar banyak karsinogen atau patogen yang diketahui dan potensial dalam lingkungan kerja mereka, kata penulis utama studi ini, Irina Mordukhovich, seorang peneliti di TH Chan School of Public Health di Universitas Harvard.
Dan salah satu karsinogen itu adalah radiasi pengion kosmik, yang jauh lebih tinggi di ketinggian daripada di permukaan bumi. Jenis radiasi ini sangat berbahaya bagi DNA dan diketahui sebagai penyebab kanker payudara dan non-melanoma pada kulit.
Kru kapal udara menerima dosis radiasi pengion tahunan tertinggi di tempat kerja dari semua pekerja Amerika, katanya.
Penelitiannya memeriksa data dari lebih dari 5.300 pramugari dari berbagai maskapai yang menyelesaikan survei online sebagai bagian dari survei kesehatan pramugari Harvard Flight. Survei ini menganalisis tingkat kejadian kanker untuk pramugari ini dibandingkan dengan kelompok sekitar 2.700 orang yang memiliki pendapatan dan status pendidikan yang sama tetapi bukan pramugari.
Para peneliti menemukan bahwa pramugari wanita memiliki tingkat kanker payudara sekitar 50 persen lebih tinggi daripada wanita pada populasi umum. Selain itu, skor melanoma lebih dari dua kali lebih tinggi, dan skor non-melanoma kanker kulit sekitar empat kali lebih tinggi pada pramugari wanita dibandingkan dengan wanita pada populasi umum. (Kanker kulit Nemelanoma termasuk sel basal dan karsinoma sel skuamosa.)
Peningkatan tingkat kejadian kanker diamati, meskipun ada tanda-tanda kesehatan yang baik, seperti merokok rendah dan obesitas, dalam kelompok pramugari secara keseluruhan, catat para peneliti.
Tingkat kejadian kanker untuk pramugari pria hampir 50 persen lebih tinggi untuk melanoma dan sekitar 10 persen lebih tinggi untuk kanker kulit non-melanoma dibandingkan dengan pria dalam populasi umum, menurut para peneliti.
1.7. Teknologi DO-RA:
Radiometer dosimeter pribadi untuk awak pesawat:
• Matriks, detektor radiasi kondisi padat dengan struktur dioda PIN
• Baca Elektronik pada Komponen Diskrit atau Berbasis Chip - ASIC
• Perangkat ini memiliki protokol data nirkabel
• Keluarga program pengguna untuk Sistem Operasi utama
• Membuat dokumentasi desain dalam format IPC internasional
• Semua perangkat digabungkan menjadi satu sistem yang didasarkan pada solusi server
Karakteristik teknis dari perangkat DO-RA.Avia:
Dimensi (WxDxH), mm: 29.1 x 7 x 62.
Mode pengoperasian suhu: dari 0 hingga + 55º.
Tipe Sensor: Solid State Detector - DoRaSi.
Kisaran radiasi gamma dan beta yang terdeteksi: dari 25 keV hingga 10 meV.
Intensitas Emisi Terdeteksi: Ditentukan.
Kesalahan maksimum: 10% dengan pencahayaan - 60 detik.
Antarmuka Data: Bluetooth low energy (BLE)
Sistem operasi seluler yang didukung: Apple - iOS from ver. 7.0, Google - Android, dari ver. 4.1 dan lainnya; dan OS: Windows, Linux, Mac OS.
Solusi DO-RA Server:
• Sebuah prototipe komponen server dari kompleks perangkat lunak perangkat DO-RA.Avia telah dibuat;• Menyimpan catatan pengguna sistem;• Memelihara protokol operasi sistem (swa-monitor);• Melakukan diagnosa sendiri, termasuk memantau volume data yang disimpan, memantau karakteristik waktu dan memuat komponen sistem, jumlah permintaan yang diproses, jumlah permintaan yang salah, dll.;• Memperoleh data dari perangkat seluler terdaftar dengan koordinat geografis, ketinggian dan waktu pengukuran dilakukan;• Penyimpanan jangka panjang hasil pengukuran;• Memperbarui presentasi kartografi data pemantauan;• Menyediakan data sistem pemantauan dalam bentuk kartografi;• Menyediakan REST API ke sistem informasi eksternal untuk akses ke sistem pengumpulan dan penyimpanan data, sistem pemrosesan data;1.8. Perlindungan paten teknologi DO-RA- Lebih dari 89 paten untuk penemuan dan model utilitas, sertifikat untuk kode program, termasuk: Rusia, EurAsEC, AS, Jepang, Korea, Cina, India, Uni Eropa- Paten Rusia: RU No. 109625; 124101; 116.296; 116725; 117.226; 2484554; 133943; 136.194; 140.489; 88973; 156901; 156906; 156907; 145480; 2545502; 1,59972; 125008; 126484; 2.575.939; 167308- Paten asing: No. 025350; 74.126; 14797; US 9547089 B2; US 8738077 B2; Korea: 20-0479248; CN 2033537453 U; JP 3189486Penulis artikel:1Vladimir Yelin, penulis korespondensi, CEO dan pendiri Intersoft Eurasia PJSC, manajer proyek dan pengembang DO-RA, Ph.D., penduduk Skolkovo Technopark, Moskow, Rusia, elin@intersofteurasia.ru.2 Olga Sharts, gen. rusa dan pendiri California Innovations Corp, San Diego, California, MSc dalam bidang Kimia dan Spektroskopi olgasharts@gmail.com.3Merkin Mikhail, Doctor of Phys.-Math. Sci., Kepala Laboratorium Detektor Silikon di Departemen Fisika Energi Tinggi Eksperimental, D.V. Skobeltsyn Lembaga Penelitian Fisika Nuklir M.V. Universitas Negeri Moskow Universitas Negeri Lomonosov Moscow, Moscow, Michael.Merkin@gmail.com.Sumber informasi dan literatur:1. Intersoft Eurasia corporate portal.2. Portal Internet Informasi "Siapa. Guru".3. Standar keamanan radiasi dari Federasi Rusia - NRB-99/2009.4. Sistem unit internasional, SI.5. Dosimetri selama perjalanan udara, 2014M.A. Morozova, V.B. Lapshin, S.V. Dorensky, A.V. Syroeshkin6. Pengukuran dosis real-time global menggunakan sistem Pengukuran Radiasi Otomatis untuk Keselamatan Aerospace (ARMAS), 2016.7. Jurnal Kesehatan Lingkungan, 2018.