Jakie dawki otrzymać można w czasie lotu samolotem?

W latach 1999-2002 Instytut Fizyki Jądrowej prowadził badania narażenia załóg samolotów Polskich Linii Lotniczych LOT na promieniowanie kosmiczne. Polegały one zarówno na pomiarach przeprowadzanych w czasie lotów, jak i na obliczeniach teoretycznych.
We flocie LOT znajdują się cztery typy samolotów, z których trzy osiągają wysokości przekraczające 10 km. Samolotem o najwyższym pułapie oraz o największym zasięgu (i co za tym idzie czasie lotu) jest Boeing-767, obsługujący trasy transatlantyckie. Z danych zarejestrowanych w czasie badań wynika, że typowe wysokości przelotowe B-767 mieszczą się w przedziale 10-12 km. Maksymalne i minimalne dawki, jakie mogły otrzymać osoby latające na przykładowych trasach przedstawione są w poniższej tabeli.

Jak widać dawka maksymalna może być wyższa od minimalnej nawet dwukrotnie. Zróżnicowanie to wynika przede wszystkim z różnych wysokości i czasu trwania lotu.

Powyższe wartości dawki uzyskane zostały dla lotów z lat 2000-2002, a więc w okresie maksimum słonecznego, co odpowiada minimalnej mocy dawki promieniowania kosmicznego w atmosferze. Na rysunku

 przedstawiona jest moc dawki promieniowania otrzymywana w czasie przykładowego lotu międzykontynentalnego na trasie Warszawa-Toronto w miesiącach ostatniego cyklu słonecznego. Jak wynika z powyższego rysunku, moc dawki w ostatnich latach była najniższa w całym ostatnim cyklu i gdyby loty odbywały się w latach 1996-98, otrzymane dawki byłyby o ok. 40% wyższe.

Interesującym może być również przyjrzenie się, jakie dawki promieniowania kosmicznego można otrzymać w różnych miejscach na powierzchni Ziemi. Wartości obliczone teoretycznie przedstawione są w tabeli:

 Jak widać, mieszkaniec Bukowiny Tatrzańskiej otrzymuje dawkę o około 50% wyższą niż mieszkaniec terenów nadmorskich. Mieszkańcy najwyżej położonej na świecie stolicy La Paz, otrzymują dawki roczne na tym samym poziomie co załogi samolotów.
Warto zwrócić uwagę na wpływ efektu geomagnetycznego na poziom promieniowania na najwyższych górach świata: nie Mount Everest, lecz położony bardziej na północ K2 jest miejscem na powierzchni Ziemi o największej mocy dawki promieniowania kosmicznego.

Co z tego wynika?

Stwierdzone w czasie badań, maksymalne dawki dla pojedynczego lotu wynosiły niespełna 70 µSv, a ich typowe wartości dla lotów długodystansowych były rzędu 35-40 µSv. Pojawia się pytanie czy jest to dużo czy mało? Najprostszym porównaniem jest zestawienie tych wyników ze średnią dawką promieniowania od źródeł naturalnych, jaką w ciągu roku otrzymuje mieszkaniec Polski. Wynosi ona ok. 2.8 mSv. A więc nawet kilka lotów z Polski do Ameryki i z powrotem w ciągu roku, nie zwiększy dawki, jaką otrzymujemy o więcej niż kilka procent. Odpowiadając, zatem na pytanie: "Latać, czy nie latać?", stwierdzić można, że z punktu widzenia zagrożenia promieniowaniem kosmicznym pasażerowie nie mają żadnego powodu by samolotów unikać.
Bardziej złożona jest kwestia narażenia członków załóg samolotów, którzy w ciągu roku spędzają przecież w powietrzu kilkaset godzin. Jak wynika z przeprowadzonych badań, otrzymywane przez nich dawki roczne są rzędu 2-6 mSv dla Boeinga-767 i mniej więcej o połowę niższe dla Boeinga-737. Są więc to już dawki nawet dwukrotnie wyższe od promieniowania naturalnego. Zbliżone poziomy dawek otrzymywano również w badaniach prowadzonych w innych krajach. Co ciekawe, dawki roczne na poziomie kilku milisiwertów sprawiają, że załogi samolotów są (biorąc po uwagę wartości średnie) najbardziej narażoną na promieniowanie grupą zawodową! Dzieje się tak, gdyż w przemysłowych lub medycznych zastosowaniach promieniowania, gdzie teoretycznie istnieje możliwość napromieniowania bardzo wysoką dawką, surowe zasady bezpieczeństwa pozwalają skutecznie takich sytuacji unikać. W rezultacie osoby pracujące z promieniowaniem otrzymują dawki, co najwyżej rzędu ułamków milisiwerta, a sporadyczne wypadki zarejestrowania dawek na poziomie kilku milisiwertów, są szczegółowo analizowane jako wydarzenia wyjątkowe.
Tymczasem dla załóg samolotów latających regularnie na wysokościach rzędu 10 km, otrzymanie dawki rocznej powyżej 1 mSv jest praktycznie nieuniknione. Mimo tego, do niedawna narażenie załóg samolotów na promieniowanie nie było uregulowane żadnymi przepisami, a piloci i stewardesy (w przeciwieństwie do osób pracujących z promieniowaniem na Ziemi) nie byli objęci żadną ochroną dozymetryczną.

Takie podejście wynikało z faktu, że promieniowanie kosmiczne nie jest wytworem działalności człowieka, lecz ma pochodzenie naturalne. Uległo to zmianie w ciągu ostatnich lat, m. in. w związku z wydaniem zaleceń Unii Europejskiej, uznających za konieczne objęcie normami bezpieczeństwa również sytuacji, gdy wskutek działania człowieka następuje wzrost narażenia na promieniowanie naturalne (prócz załóg samolotów, dotyczy to np. górników narażonych na wdychanie promieniotwórczego gazu radonu). Zgodnie z zaleceniami istnieje obowiązek prowadzenia oceny dawek otrzymywanych przez załogi, jeśli tylko dawki roczne mogą przekroczyć 1 mSv (w praktyce oznacza to załogi wszystkich samolotów o pułapie lotu ponad 8 km) oraz dążenie do zapewnienia by dawka nie przekroczyła 6 mSv. Zalecenia te stopniowo znajdują odzwierciedlenie w przepisach poszczególnych państw. W Polsce stało się to w roku 2000, z chwilą uchwalenia Prawa Atomowego.
Stwierdzić również należy, że choć załogi samolotów otrzymują znacząco wyższe dawki niż ogół społeczeństwa, nie musi to oznaczać istotnego uszczerbku dla ich zdrowia. Są to nadal dawki małe, które nie mogą powodować żadnych ostrych skutków zdrowotnych. Również prowadzone od szeregu lat badania nad zachorowalnością personelu latającego na choroby nowotworowe nie wykazały jak dotąd wyraźnego wzrostu zachorowań.