Zjawiska wizualne promieni kosmicznych
Zjawiska wizualne promieni kosmicznych lub błyski światła ( LF ), znane również jako oko astronauty , to spontaniczne błyski światła postrzegane wizualnie przez niektórych astronautów poza magnetosferą Ziemi, na przykład podczas programu Apollo . Podczas gdy LF może być wynikiem rzeczywistych fotonów światła widzialnego wyczuwanych przez siatkówkę, omawiane tutaj LF może również odnosić się do fosfenów , które są wrażeniami świetlnymi wytwarzanymi przez aktywację neuronów wzdłuż ścieżki wzrokowej.
Możliwe przyczyny
Naukowcy uważają, że LF postrzegane konkretnie przez astronautów w kosmosie są spowodowane promieniami kosmicznymi (wysokoenergetycznymi naładowanymi cząstkami spoza ziemskiej atmosfery), chociaż dokładny mechanizm nie jest znany. Hipotezy obejmują promieniowanie Czerenkowa powstające, gdy cząstki promieniowania kosmicznego przechodzą przez ciało szkliste oczu astronautów , bezpośrednią interakcję z nerwem wzrokowym , bezpośrednią interakcję z ośrodkami wzrokowymi w mózgu, stymulację receptorów siatkówki i bardziej ogólną interakcję siatkówki z promieniowanie.
Zgłoszono warunki, w których światło miga
Astronauci, którzy niedawno wrócili z misji kosmicznych do Kosmicznego Teleskopu Hubble'a , Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i Stacji Kosmicznej Mir, donieśli, że widzieli LF w różnych warunkach. W kolejności według malejącej częstotliwości zgłaszania w ankiecie, widzieli LF w ciemności, przy słabym świetle, w jasnym świetle, a jeden stwierdził, że widział ich niezależnie od poziomu oświetlenia i adaptacji do światła. Widywano je głównie przed snem.
typy
Zgłoszono, że niektóre LF były wyraźnie widoczne, podczas gdy inne nie. Manifestowały się w różnych kolorach i kształtach. To, jak często każdy typ był widziany, różniło się w zależności od doświadczeń astronautów, co widać w ankiecie przeprowadzonej wśród 59 astronautów.
Zabarwienie
Podczas misji księżycowych astronauci prawie zawsze zgłaszali, że błyski były białe, z jednym wyjątkiem, gdy astronauta obserwował „niebieski z białym odcieniem, jak niebieski diament”. Podczas innych misji kosmicznych astronauci donosili, że widzieli inne kolory, takie jak żółty i bladozielony, choć rzadko. Inni zamiast tego zgłaszali, że błyski były głównie żółte, podczas gdy inni zgłaszali kolory, takie jak pomarańczowy i czerwony, oprócz najczęstszych kolorów białego i niebieskiego.
Kształty
Główne obserwowane kształty to „plamy” (lub „kropki”), „gwiazdy” (lub „supernowe”), „smugi” (lub „paski”), „krople” (lub „chmury”) i „komety”. Kształty te były widoczne z różną częstotliwością u astronautów. Podczas lotów na Księżyc astronauci zgłaszali, że widzieli „plamy” i „gwiazdy” w 66% przypadków, „smugi” w 25% przypadków i „chmury” w 8% przypadków. Astronauci, którzy wyjeżdżali na inne misje, zgłaszali głównie „wydłużone kształty”. Około 40% ankietowanych zgłosiło „pasek” lub „paski”, a około 20% zgłosiło „kometę” lub „komety”. 17% raportów wspomniało o „pojedynczej kropce”, a tylko garstka wspomniała o „kilku kropkach”, „plamach” i „supernowej”.
Ruch
Doniesienia o ruchu LF były powszechne wśród astronautów, którzy doświadczyli błysków. Na przykład Jerry Linenger poinformował, że podczas burzy słonecznej były kierunkowe i zakłócały sen, ponieważ zamknięcie oczu nie pomogło. Linenger próbował osłonić się za wypełnionymi ołowiem akumulatorami stacji, ale było to tylko częściowo skuteczne.
Różne rodzaje kierunków, w których poruszają się LF, różnią się w zależności od raportów. Niektórzy donosili, że LF przemieszczają się w poprzek pola widzenia, przemieszczając się od obrzeży pola widzenia do miejsca, w którym dana osoba się fiksuje, podczas gdy kilka innych zgłosiło ruch w przeciwnym kierunku. Terminy, które zostały użyte do opisania kierunków, to „na boki”, „ukośne”, „wejście-wyjście” i „losowe”. W Fuglesang i in. (2006) zwrócono uwagę, że nie było doniesień o ruchu pionowym.
Zjawiska i częstotliwości
Wydaje się, że istnieją indywidualne różnice między astronautami pod względem tego, czy zgłosili, że widzieli LF, czy nie. Chociaż te LF były zgłaszane przez wielu astronautów, nie wszyscy astronauci doświadczyli ich podczas swoich misji kosmicznych, nawet jeśli uczestniczyli w wielu misjach. Dla tych, którzy zgłosili, że widzieli te LF, częstotliwość ich widywania różniła się w zależności od raportów. Podczas Apollo 15 wszyscy trzej astronauci zarejestrowali ten sam LF, który James Irwin opisał jako „olśniewającą smugę na siatkówce”.
Częstotliwość podczas misji
Podczas misji księżycowych, gdy ich oczy przystosowały się do ciemności , astronauci Apollo zgłaszali, że widzieli to zjawisko średnio raz na 2,9 minuty.
Podczas innych misji kosmicznych astronauci zgłaszali, że widzieli LF średnio raz na 6,8 minuty. Zgłoszono, że LF były widoczne głównie przed snem astronautów, aw niektórych przypadkach zakłócały sen, jak w przypadku Linengera. Niektórzy astronauci wskazywali, że LF były pozornie postrzegane częściej, o ile były postrzegane przynajmniej raz wcześniej i zwracano uwagę na ich postrzeganie. Jeden astronauta podczas swojego pierwszego lotu zwrócił uwagę na LF dopiero po tym, jak powiedziano mu, aby na nich uważał. Te doniesienia nie są zaskakujące, biorąc pod uwagę, że LF może nie wyróżniać się wyraźnie z tła.
Wahania w trakcie i pomiędzy misjami
Astronauci Apollo poinformowali, że obserwowali to zjawisko częściej podczas tranzytu na Księżyc niż podczas tranzytu powrotnego na Ziemię . Awdiejew i in. (2002) zasugerowali, że może to być spowodowane spadkiem wrażliwości na LF w czasie podczas przebywania w kosmosie. Astronauci z innych misji zgłaszali zmianę częstości występowania i intensywności LF w trakcie misji. Podczas gdy niektórzy zauważyli, że tempo i intensywność wzrosły, inni odnotowali spadek. Zmiany te miały nastąpić w pierwszych dniach misji. Inni astronauci zgłaszali zmiany w częstości występowania LF podczas misji, a nie podczas misji. Na przykład sam Awdiejew przebywał na Mirze przez sześć miesięcy podczas jednej misji, sześć miesięcy podczas drugiej misji kilka lat później i dwanaście miesięcy podczas trzeciej misji kilka lat później. Poinformował, że LF były widywane rzadziej z każdym kolejnym lotem.
Wysokość i nachylenie orbity również pozytywnie korelowały z częstością występowania LF. Fuglesang i in. (2006) zasugerowali, że ten trend może być spowodowany rosnącymi strumieniami cząstek na rosnących wysokościach i nachyleniach.
Eksperymenty
Eksperyment ALFMED
Podczas tranzytów Apollo 16 i Apollo 17 astronauci przeprowadzili eksperyment Apollo Light Flash Moving Emulsion Detector (ALFMED), w którym astronauta nosił hełm zaprojektowany do wychwytywania śladów cząstek promieniowania kosmicznego w celu ustalenia, czy zbiegły się one z obserwacją wizualną. Analiza wyników wykazała, że dwa z piętnastu śladów zbiegły się z obserwacją rozbłysków. Wyniki te w połączeniu z rozważaniami dotyczącymi geometrii i szacunkami Monte Carlo doprowadziły badaczy do wniosku, że zjawiska wizualne były rzeczywiście spowodowane promieniami kosmicznymi.
projekty SilEye-Alteino i ALTEA
W ramach projektów SilEye-Alteino i Anomalous Long Term Effects in Astronauts' Central Nervous System (ALTEA) zbadano to zjawisko na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej , używając hełmów podobnych w naturze do tych z eksperymentu ALFMED. W ramach projektu SilEye zbadano również to zjawisko na Mirze. Celem tego badania było zbadanie śladów cząstek wchodzących do oczu astronautów, gdy astronauta powiedział, że zaobserwował LF. Badając cząstki, naukowcy mieli nadzieję uzyskać głębsze zrozumienie, jakie cząstki mogą powodować LF. Astronauci nosili detektor SilEye podczas wielu sesji na Mirze. Podczas tych sesji, gdy wykryli LF, naciskali przycisk na joysticku. Po każdej sesji zapisywali swoje komentarze na temat doświadczenia. Ślady cząstek, które uderzyły w oko w czasie, gdy astronauci wskazywali, że wykryli LF, musiałyby przejść przez warstwy krzemu, które zostały zbudowane w celu wykrywania protonów i jąder oraz ich rozróżniania.
Odkrycia pokazują, że „linia ciągła” i „linia z przerwami” były widoczne przez większość czasu. Z mniejszą częstotliwością zgłaszano również „bezkształtną plamę”, „plamę z jasnym jądrem” i „koncentryczne okręgi”. Zebrane dane zasugerowały również naukowcom, że wrażliwość na LF ma tendencję do zmniejszania się w ciągu pierwszych kilku tygodni misji. Jeśli chodzi o prawdopodobną przyczynę LF, naukowcy doszli do wniosku, że główną przyczyną mogą być jądra. Oparli ten wniosek na odkryciu, że w porównaniu z okresem „Cały czas”, w okresie „W oknie czasowym LF” szybkość jądra wzrosła do około sześciu do siedmiu razy, podczas gdy szybkość protonów wzrosła tylko dwukrotnie porównując oba okresy. Dlatego naukowcy wykluczyli efekt Czerenkowa jako prawdopodobną przyczynę LF obserwowanego w kosmosie, przynajmniej w tym przypadku.
Eksperymenty naziemne w latach 70
Eksperymenty przeprowadzone w latach 70. również badały to zjawisko. Eksperymenty te ujawniły, że chociaż zaproponowano kilka wyjaśnień, dlaczego astronauci obserwowali LF, mogą istnieć również inne przyczyny. Charmana i in. (1971) zapytali, czy LF były wynikiem pojedynczego jądra promieniowania kosmicznego wchodzącego do oka i bezpośrednio wzbudzającego oczy astronautów, w przeciwieństwie do wyniku promieniowania Czerenkowa w siatkówce. Naukowcy kazali obserwatorom oglądać wiązkę neutronów, złożoną z monoenergetycznych neutronów o energii 3 lub 14 MeV, w kilku orientacjach względem ich głów. Skład tych wiązek zapewniał, że cząsteczki generowane w oku miały energię poniżej 500 MeV, co uznano za próg Czerenkowa, co pozwoliło naukowcom oddzielić jedną przyczynę LF od drugiej. Obserwatorzy obserwowali wiązkę neutronów po całkowitym przystosowaniu się do ciemności.
Wiązka neutronów 3 MeV nie dała żadnych informacji o LF, niezależnie od tego, czy była wystawiona na działanie obserwatorów przez przednią ekspozycję jednego oka, czy przez tył głowy. Jednak w przypadku wiązki neutronów 14 MeV odnotowano LF. Trwające przez krótki czas „smugi” zgłaszano, gdy wiązka wpadała do jednego oka od przodu. Widziane „smugi” miały różną długość (maksymalnie 2 stopnie kąta widzenia) i były albo niebiesko-białe, albo bezbarwne. Wszyscy obserwatorzy z wyjątkiem jednego zgłaszali, że widzieli słabsze, ale większą liczbę „punktów” lub krótkich linii w centrum pola widzenia. Kiedy wiązka wpadała do obu oczu w orientacji bocznej, liczba zgłaszanych smug wzrastała. Orientacja smug odpowiadała orientacji wiązki wchodzącej do oka. Inaczej niż w poprzednim przypadku, smugi były bardziej obfite na obrzeżach niż w centrum pola widzenia. Wreszcie, gdy promień wszedł w tył głowy, tylko jedna osoba zgłosiła, że widziała LF. Na podstawie tych wyników naukowcy doszli do wniosku, że przynajmniej dla LF obserwowanego w tym przypadku błyski nie mogły być spowodowane efektami promieniowania Czerenkowa w samym oku (chociaż nie wykluczyli możliwości, że wyjaśnienie promieniowania Czerenkowa można zastosować do przypadek astronautów). Zasugerowali również, że ponieważ liczba obserwowanych LF znacznie spadła, gdy wiązka wpadała w tył głowy, LF prawdopodobnie nie były spowodowane bezpośrednią stymulacją kory wzrokowej, ponieważ ten spadek sugerował, że wiązka była osłabiona, gdy przechodziła przez czaszkę i mózgu przed dotarciem do siatkówki. Najbardziej prawdopodobnym zaproponowanym wyjaśnieniem było to, że LF były wynikiem bezpośredniej stymulacji i „włączenia” receptorów na siatkówce przez cząstkę w wiązce.
W innym eksperymencie Tobias i in. (1971) wystawili dwie osoby na wiązkę złożoną z neutronów w zakresie od 20 do 640 MeV po tym, jak były one w pełni przystosowane do ciemności. Jeden z obserwatorów, któremu podano cztery ekspozycje trwające od jednej do 3,5 sekundy, zaobserwował „punktowe” błyski. Obserwator opisał je jako podobne do „świetlistych kul widzianych w fajerwerkach, z początkowymi rozmytymi ogonami i głowami jak małe gwiazdki”. Drugi obserwator, któremu podano jedną ekspozycję trwającą trzy sekundy, zgłosił, że widział od 25 do 50 „jasnych, dyskretnych świateł, które opisał jako gwiazdy o niebiesko-białym kolorze, zbliżające się do niego”.
Na podstawie tych wyników badacze, podobnie jak w pracy Charman i in. (1971) doszli do wniosku, że chociaż efekt Czerenkowa może być wiarygodnym wyjaśnieniem LF doświadczanego przez astronautów, w tym przypadku efekt ten nie może wyjaśnić LF widzianego przez obserwatorów. Możliwe, że obserwowane LF były wynikiem interakcji siatkówki z promieniowaniem. Zasugerowali również, że widoczne ślady mogą wskazywać na ślady znajdujące się w samej siatkówce, przy czym wcześniejsze części smugi lub śladu zanikają podczas ruchu.
Biorąc pod uwagę przeprowadzone eksperymenty, przynajmniej w niektórych przypadkach obserwowany LF wydaje się być spowodowany aktywacją neuronów wzdłuż ścieżki wzrokowej, co skutkuje fosfenami. Ponieważ jednak naukowcy nie mogą definitywnie wykluczyć efektów promieniowania Czerenkowa jako prawdopodobnej przyczyny LF doświadczanej przez astronautów, wydaje się prawdopodobne, że niektóre LF mogą być wynikiem efektów promieniowania Czerenkowa w samym oku. Efekt Czerenkowa może powodować emisję światła Czerenkowa w ciele szklistym oka, a tym samym pozwolić osobie dostrzec LF. Wydaje się zatem, że LF postrzegane przez astronautów w kosmosie mają różne przyczyny. Niektóre mogą być wynikiem faktycznej stymulacji siatkówki przez światło, podczas gdy inne mogą być wynikiem aktywności zachodzącej w neuronach wzdłuż ścieżki wzrokowej, wytwarzającej fosfeny.