ریشه لغوی

این شیوه تصویر برداری در حقیقت به معنی تصویر گیری مقطعی و عرضی از اعضای بدن می‌باشد. اما دارای اسامی مختلفی است که از آن جمله می‌توان به CAT مخفف کلمات Computerized Axial Tomography به معنی توموگرافی کامپیوتری محوری می‌باشد. CTAT مخفف کلمات Computerized trans Axial Tomography به معنی توموگرافی کامپیوتری عرضی محوری می‌باشد. CTR مخفف کلمات computerized trans Recanstration ، CDT مخفف کلمات computerized Digital Tomography به معنی توموگرافی دیجیتالی کامپیوتری می‌باشد. اما نام ترجیحی آن که در کتابها و کاربردهای پزشکی بکار می‌رود کلمه CT اسکن مخفف کلمات computerized tomography scan می‌باشد که کلمه scan اسکن به معنی تقطیع کردن و واژه توموگرافی از Tomo به معنی برش یا قطعه و graphy به معنی شکل و ترسیم است، گرفته شده است. در اصل به معنی تصویرگیری از برشهای قطع شده از یک عضو به صورت کامپیوتری می‌باشد.

اگر با یک درخواست سی‌تی اسکن ، به بخش سی‌تی اسکن یک بیمارستان مراجعه کرده باشید، شاید برای شما این سوال پیش آمده باشد که فرو رفتن در یک دستگاه تونل مانند و بی حرکت ماندن برای مدتی در داخل آن شما را دچار دلهره می‌کند یا نه. آیا با توجه به اخبارهای رادیو و تلویزیون راجع به خطرات اشعه ایکس خطری شما را تهدید می‌کند یا نه؟ یا اینکه چگونه یک کارشناس رادیولوژی بعد از قرار دادن شما در داخل دستگاه خود به اتاق دیگری رفته و از پشت یک شیشه بزرگ و یک کامپیوتر چه کاری انجام می‌دهد و با بلندگو با شما صحبت می‌کند؟

تاریخچه

در سال 1917 میلادی یک ریاضیدان اتریشی به نام رادون (J.Radon) ثابت کرد که یک شیئی دو یا سه بعدی را می‌توان با گرفتن بی‌نهایت عکس از آن در جهات مختلف به تصویر کشید که پایه‌ای برای سی‌تی اسکن محسوب می‌شد. در سال 1956 دانشمندی به نام بارسول (Barcewell) نقشه خورشیدی از تصاویر شعاع‌ها درست کرد. در سال 1961 الدندرف (oldendorf) و در سال 1963 آلن کورمارک (Allencormarck) اندیشه‌هایی از سی‌تی اسکن را فهمیده و مدلهایی در حد آزمایشگاهی ساخته‌اند. در سال 1968 کول (kuhl) و ادواردز (Edwords) یک دستگاه اسکن مکانیکی برای تصویری از هسته ساخته‌اند که موفق بودند. اما نتوانستند کار خود را در حد رادیولوژی تشخیصی ، توسعه دهند. تا اینکه در سال 72-1970 اصول ریاضی گفته ‌شده توسط ریاضیدان انگلیسی (God feryhaunsfield) بکار گرفته شد و توانست یک دستگاه سی‌تی اسکن را بسازد و جهت مصرف بالینی معرفی کند. در سال 1979 جایزه نوبل بطور مشترک به پروفسور آلن کورمارک و گاد فری هانسفیلد تعلق گرفت.

سیر تحولی و رشد

مانند تمام رشته‌های تصویر گیری پزشکی (رادیولوژی) دستگاه‌های سی‌تی اسکن بطور مداوم تغییر کرده و بوسیله کارخانه‌ها و سازندگان مختلف پیش رفته است. دستگاه اولیه که بوسیله هانسفیلد و توسط شرکت EMI ساخته شده بود، فقط برای ارزیابی مغز طراحی شده بود، که دستگاه نسل اول یا EMI نام داشت. مدت‌ زمان کوتاهی نگذشت که نسل دوم دستگاه‌های سی‌تی اسکن با امکانات بیشتر به بازار آمد و نسل سوم این دستگاه‌ها با امکاناتی از جمله کم شدن زمان تصویر گیری معرفی شد. هم ‌اکنون نسل چهارم با سرعت خیلی بالا و امکانات بهینه و نتایج عالی موجود می‌باشد.

ساختمان یک دستگاه سی‌تی اسکن

یک دستگاه اسکن توموگرافی کامپیوتری از یک میز برای قرار گرفتن بدن بیمار ، یک گانتری که سر بیمار در آن قرار می‌گیرد، یک منبع تولید اشعه ایکس ، سیستمی برای آشکار کردن تشعشع خارج ‌شده از بدن ، یک ژنراتور اشعه ایکس ، یک کامپیوتر برای بازسازی تصویر و کنسول عملیاتی که تکنولوژیست رادیولوژی بر آن قرار می‌گیرد، تشکیل شده است.

اصول کار دستگاه سی‌تی اسکن

پس از اینکه بدن بیمار بر روی میز و سر آن در گانتری قرار گرفت و شرایط دستگاه بر حسب ناحیه مورد تصویر برداری تنظیم شد، یک دسته پرتو ایکس توسط کولیماتور (محدودکننده دسته اشعه) به صورت یک باریکه در آمده و از بدن بیمار رد می‌شود (پالس می‌شود). مقداری از انرژی اشعه هنگام عبور از بدن جذب و باقیمانده اشعه با عنوان پرتو خروجی که از بدن بیمار عبور می‌کند توسط آشکار سازی که مقابل دسته پرتو ایکس قرار دارد، اندازه ‌گیری شده و بعد از تبدیل به زبان کامپیوتری در حافظه کامپیوتر ذخیره می‌شود. بلافاصله پس از اینکه اولین پالس اشعه بطرف بیمار فرستاده و اندازه‌گیری شد و لامپ اشعه ایکس یک حرکت چرخشی بسیار کم انجام داد، دسته پرتو ایکس دوباره پالس شده ، مجددا اندازه‌گیری می‌شود و در حافظه کامپیوتر ذخیره می‌گردد.

این مرحله چند صد یا چند هزار بار بسته به نوع دستگاه تکرار می‌شود تا تمام اطلاعات مربوط به عضو مورد نظر در حافظه کامپیوتر ذخیره شود. کامپیوتر میزان اشعه‌ای را که هر حجم معینی از بافت جذب می‌کند، اندازه ‌گیری می‌کند. این حجم بافتی را واکسل (Voxel) می‌نامند که مشابه چند میلیمتر مکعب از بافت بدن می‌باشد. در سی ‌تی ‌اسکن یک لایه مقطعی از بدن به این واکسلهای ریز تقسیم می‌شود، که با توجه به مقدار جذب اشعه‌ای که توسط هر کدام از این واکسلها صورت می‌گیرد، یک شماره نسبت داده می‌شود. این شماره‌ها نیز بر روی تصویر که بر صفحه تلویزیون مانند کامپیوتر می‌افتد، یک چگالی با معیار خاکستری (از سفید تاسیاه) اختصاص داده می‌‌شود.

نمایش هر کدام از واکسلها را بر روی مونیتور یک پیکسل (Pixl) می‌گویند. یعنی واکسلها حجم سه بعدی و پیکسلها دو بعدی می‌باشند و هر چه تعداد پیکسلها بر روی مونیتور بیشتر باشد تصویر واضح‌تر و قابل تفکیک‌تر است. اعدادی که با توجه به مقدار جذب اشعه به هر بافت اختصاص داده می‌شود، را اعداد سی ‌تی یا اعداد هانسفیلد می‌نامند. بطور مثال بافت چربی کمتر از بافت عضلانی و بافت عضلانی کمتر از بافت استخوانی اشعه را جذب می‌کند. بنابراین بطور مثال استخوان 400+ ، آب صفر و چربی 50 و هوا 500 می‌باشد که هر چه مقدار این اعداد کمتر باشد، بر روی فیلم سی‌تی اسکن آن قسمت طبق معیار خاکستری بیشتر به سمت سیاهی تمایل دارد و برعکس هرچه عدد سی‌ تی مثل استخوان بالا باشد تصویر به سمت سفیدی تمایل دارد. گاهی برای مشخص ‌تر شدن اعضایی که دارای چگالی شبیه به هم هستند از مواد کنتراست‌ زا استفاده می‌شود که تفاوت را به خوبی مشخص کند.

کاربرد

تشخیص بیماریهای مغز و اعصاب

چون سی ‌تی اسکن می‌تواند تفاوت بین خون تازه و کهنه را به تصویر بکشد، به همین دلیل برای نشان دادن موارد اورژانس بیماریهای مغزی بهترین کاربرد را دارد.

بیمارهای مادر زادی مانند بزرگی یا کوچکی جمجمه .

تشخیص تومورهای داخل جمجمه‌ای و خارج مغزی .

خونریزی در قسمت‌های مختلف مغز و سکته‌های مغزی .

تشخیص بیماری اعضای داخل شکمی مانند کبد ، لوزالمعده ، غدد فوق کلیوی.

بررسی بیماریهای ریه.

نگاه اجمالی

انسان بیش از 100 سال است که با امواج الکترومغناطیسی آشناست و امروز از آنها به طور وسیعی در زندگی خود استفاده می‌کند و این فیزیک امواج در یک میدان مغناطیسی و یک میدان الکتریکی عمود بر هم بوجود آمده‌اند. ویژگی بارزشان که آنها را متمایز ساخته این است که برای سیر نیاز به محیط‌ هادی ندارد. و در خلا به راحتی حرکت می‌کنند. فیزیک امواج رادیویی نیز دسته‌ای از این فیزیک امواج هستند.

ماهیت فیزیک امواج رادیویی

هر اتم از الکترون و نوترون تشکیل شده است. نوترون و پروتون در مرکز قرار گرفته‌اند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند و الکترونها اطراف هسته می‌چرخند. هسته بعضی از اتم‌ها به دلیل پروتونهای آنها خنثی می‌شود. دارای حرکت وضعی هستند. یعنی به دور محور خود می‌چرخند. این نوع حرکت را حرکت اسپنی می‌گویند، که ویژگیهای طبیعی هسته‌ها است. همچنین هسته به دلیل وجود پروتون دارای بار مثبت هست و از هر ذره بارداری که حرکت داشته باشد‌، فیزیک امواج الکترومغناطیس تابش می‌شود.

بطور کلی فیزیک امواج ، از جمله فیزیک امواج الکترومغناطیسی دارای فرکانس هستند. در اینجا فرکانس به معنی تعداد نوسانهای میدان الکتریکی یا مغناطیسی در واحد زمان از هر نقطه از فضا است. اگر نیروی محرکی را با فرکانس یکسان با فرکانس طبیعی نوسانگر بکار ببریم دامنه حرکت نوسانی یعنی حداکثر فاصله‌ای تا نقطه‌ای از موج از مرکز تعادل می‌گیرد افزایش می‌یابد، که این پدیده را تشدید می‌گویند.

نحوه برخورد فیزیک امواج رادیویی با بافتها

در بیشتر اجسام مانند بافت نرم هسته‌ها دارای راستای دوقطبی تصادفی هستند‌، در نتیجه برآیند کلی موجها به دلیل اینکه همدیگر را خنثی می‌کنند صفر است. ولی اگر میدان مغناطیسی در اطراف نمونه ایجاد کنیم، بخشی از اتمهای H که انرژی کمتری دارند در راستای میدان و عده‌ای دیگر که انرژی بیشتر دارند‌، در خلاف راستای میدان قرار می‌گیرند. در اثر ایجاد این میدان H یا هر هسته فعال تشدید مغناطیسی دارای حرکت انتقالی نیز می‌شود و در راستای یک دایره با زاویه نسبت به خط عمود چرخش می‌کند. بسامد این حرکت برای اتمها متفاوت است و به نوع هسته و بزرگی میدان بستگی دارد.

هرچقدر میدان مغناطیسی قویتر باشد، بسامد چرخش انتقالی افزایش می‌یابد. بسامد چرخش هسته دارای حرکت اسپینی را حول میدان بزرگتر ، بسامد لارمور می‌گویند. با محاسبه فرکانس لارمو ، می‌توان نسبتی به نام نسبت ژیرومغناطیسی را محاسبه کرد. که آنرا با «γ» نشان می‌دهند. هر هسته دارای نسبت ژیرومغناطیسی ویژه خود است و با کمک آن می‌توان نوع هسته را تعیین کرد. این نسبت برای اتم H وقتی در میدان مغناطیسی یک تسلا قرار می‌گیرد. برابر 42.57 است.

امواج RF در فیزیک امواج رادیویی

با ایجاد یک میدان مغناطیسی رادیو فرکانسی (امواج RF در گستره فیزیک امواج الکترومغناطیسی است) قوی تمام هسته‌ها را در راستای آن قرار دهیم. در RF برای ایجاد تصویر مطلوب باید به گونه‌ای باشد که زاویه انحراف راستای حرکت از حالت و پایه برابر 90 درجه شود. اگر فرکانس میدان با فرکانس لارمور هسته یکی باشد پدیده تشدید رخ می‌دهد. این حالت را برانگیختگی هسته می‌گویند. وقتی که میدان قطع می شود پروتونها که انرژی دریافت کرده به تراز انرژی بالاتر رفته بوده ، انرژی خود را به صورت فیزیک امواج RF و به مقدار ناچیزی هم به صورت گرما از دست می‌دهند.

آسایش فیزیک امواج RF

میزان انرژی جذب شده توسط هسته به شدت RF در مدت زمان اعمال موج RF بستگی دارد. و میزان انرژی که پروتون به اطراف می‌فرستد به هسته و ترکیبات شیمیایی مواد اطراف مربوط می‌شود. این پدیده از دست دادن انرژی و بازگشت به حالت پایه را آسایش و زمان لازم برای رسیدن به حالت پایه را زمان آسایش می‌گویند. پدیده آسایش یا از دست دادن انرژی به صورت فیزیک امواج RF به دو صورت روی می‌دهد. یا موج روی بافت اثر می‌گذارد، که به آن آسایش اسپین شبکه یا آسایش طولی می‌گویند و با T₂ نشان می‌دهند و T₁ اسپین خود مولکول یا مولکولهای دیگر اثر می‌گذارد. که به آن آسایش اسپین شبکه یا آسایش عرضی می‌گویند و با T₂ نشان می‌دهند. و به عبارت دیگر T₁ مدت زمانی است که طول می‌کشد تا پروتون به انرژی اولیه‌اش برسد. و T₂ مدت زمانی است که طول می کشد تا دامنه موج RF ضعیف شود و از بین برود.

موجهای رادیو

موجهای رادیویی یک فرمی از اشعه الکترومغناطیس هستند و بوجود می آیند. وقتی یک شارژ الکتریکی موضوع شتاب با یک فرکانس که در فرکانس رادیو قرار دارد و قسمتی از طیف الکترومغناطیسی است. این یک تیررس از مقداری هرتز در برابر مقداری گیگا هرتز. اشعه الکترومغناطیس (تکثیر) حرکت می‌کنند توسط نوسان الکتریکی و زمینه‌های مغناطیسی که از هوا و خلاء فضا بخوبی عبور می‌کند و نیاز به وسیله برای حرکت و جابجایی ندارد.

توسط تفاضل ، دیگر اشعه‌های الکترومغناطیسی با فرکانسهای بیشتر از RF اشعه گاما ، اشعه ایکس و مادون قرمز ، ماورای بنفش و روشنایی قابل دیدن هستند. وقتی موجهای رادیو از یک سیم عبور می‌کنند، نوسان الکتریکی آنها یا زمینه مغناطیسی (بستگی به جنس سیم دارد) که ولتاژ را زیاد می‌کند، که این می‌تواند به صدا یا علامتهای دیگر که حاوی اطلاعات هستند تغییر فرم دهد. با وجود اینکه کلمه رادیو برای توضیح این پدیده بکار می‌رود، وسایل ارتباطی که ما می‌شناسیم تلویزیون ، رادیو ، رادار و موبایل ، همه در زیر مجموعه فرکانسهای رادیو قرار دارند.

رادیو - طیف مغناطیسی

کشف

پایه تئوریک تکثیر موجهای الکترومغناطیس ابتدا در سال 1873م توسط جیمز کلرک ماکسول شرح داده شد، در مقاله‌اش به جامعه اشرافی تئوری حرکتی زمینه الکترومغناطیس که موضوع کار او در بین سالهای 1861م و 1865م بود. هیزیچ رادولف هرتز بین سالهای 1886م و 1888م بود که تئوری ماکسول را نقض کرد و نشان داد که اشعه رادیو تمام جزئیات موجها را دارا می‌باشد (امروزه هرتزین نامیده می‌شود) و کشف کرد که معادله الکترومغناطیس می‌تواند با معادله متفاوتی دوباره فرمول نویسی شود.

کاربردها

استفاده‌های اولیه آن بیشتر در نیروی دریایی بود، برای فرستادن پیامهای که مورس بین کشتی و خشکی بکار می‌رفت. امروزه ، رادیو شکلهای متعددی دارد، شامل سیستم بی‌سیم ، ارتباط همراه در انواع گوناگون ، به خوبی رادیو صدا. قبل از اختراع تلویزیون ، رادیو فقط شامل اخبار و موسیقی نبود، بلکه قصه‌ها ، طنزها ، شوهای مختلف ، و فرم بسیاری از نمایش را دارا بود. رادیو در بین نمایشهای دراماتیک بی‌نظیر بود زیرا فقط از صدا استفاده می‌شد. استفاده‌های متعددی از رادیو وجود دارد:

صوتی

موج رادیو که صحبتها و موزیک را در یک فرکانس متوسط می‌فرستد، رادیوی از دامنه متغیر استفاده می‌کند. در حالی صداهای بلند در میکروفن سبب نوسان بیشتری در قدرت نمایش می‌شود در حالی که فرکانس نمایش بدون تغییر باقی می‌ماند. نمایشها توسط آمار مورد تأثیر قرار می‌گیرند، زیرا روشنایی و منابع دیگر رادیو موجهای رادیویی خود را به یکی از نمایش دهنده‌ها اضافه می‌کند. موج رادیو که صحبت و موزیک می‌فرستد، با توانایی بیشتر نسبت به در تغییر فرکانس ، صداهای بلند در میکروفن باعث می‌شود تا فرکانس نمایشگر نوسان بیشتری داشته باشد و قدرت نمایشگر بی‌تغییر باقی می‌ماند.

در فرکانس بسیار بالا نمایش داده می شود. به فضای فرکانس رادیویی بیشتری نیاز دارد و در فرکانس بالا فرکانسهای بیشتری قابل دسترس می‌باشند، بنابراین جایگاههای زیادی وجود دارد که هر کدام حاوی اطلاعاتی می‌باشند. موضوع دیگر این است که موجهای کوتاه رادیو خیلی بهتر عمل می‌کنند، که در یک خط مستقیم سیر می‌کنند که بازتابی نسبت به زمین ندارند توسط (یونسفر) که در یک تیر رس دریافت کوتاهتری نتیجه می‌شود. دریافت کننده‌های به صورت افکت متمرکز قرار می‌گیرند، که سبب می‌شوند که رادیو فقط سیگنالهای قوی را وقتی سیگنالهای زیادی روی یک فرکانس قرار می‌گیرد، دریافت کنند.

سرویسهای سیگنالهای دوگانه هستند که «روی شانه» را نشان می‌دادند که در مدت طولانی با یک برنامه مهم طول کشید. سرویس دهنده‌های مخصوص نیاز به بکارگیری و بهره برداری از این سرویسها دارند. کانالهای مشابه ممکن است بصورت برنامه‌های متصل باقی بمانند، مثل خواندن سرویسها برای نابینایان ، موزیک پشت صحنه یا سیگنالهای صدای استدیو. در بعضی مناطق شهری بسیار شلوغ ، برنامه‌های این کانال ممکن است بصورت برنامه رادیویی زبان خارجی متناوب باشد برای گروهها و اقشار مختلف.

رادیوی صدای هوانوردی از رادیو استفاده می‌کند، بنابراین ایستگاههای مختلف روی یک کانال را می‌توان دریافت کرد. (این امر باعث می‌شود تا ایستگاههای قویتر مانع از دریافت ایستگاههای ضعیفتر شوند، با توجه به افکت متمرکز بشقاب پرنده اغلب بسیار بالا است که رادیوی آن می‌تواند صدها مایل را بخوبی ببیند، با اینکه آنها از استفاده می کنند. رادیوی نیروی دریایی یا دریانوردها می‌توانند از موج کوتاه و فرکانس بالا استفاده کنند. اسپکتروم رادیو برای هر تیررس رادیو یا رادیو برای تیررسهای خیلی کمتر استفاده می‌شود.

دولتمردان ، پلیس ، سرویسهای صدای آتش یا تجاری از نوار در یک فرکانس مخصوص استفاده می‌کنند. کیفیت عالی برای استفاده از تیررس کمتر از فرکانسهای رادیو قربانی شده است، معمولا پنج کیلو هرتز (پنج هزار دور در هر ثانیه) برای فشار بالا ، بیشتر از 75 که توسط موج تا 25 که تلویزیون از آن استفاده می‌کند. نظامی و غیر نظامی (فرکانس بالا) برای سرویس صدا از موج کوتاه رادیو برای ارتباط کشتیها استفاده می‌کنند. بیشترین از کانال تنها از صدای استفاده می‌کنند. صداهای مثل اردکها در رادیو صدا می‌آورد. سیگنال نشان می‌دهد قدرت را هر جایی را که فرکانسهای صدا به فرکانس اصلی رادیو اضافه می‌شود، این نمایشگر را سه برابر قویتر می‌سازد، زیرا این نیازی به نمایش کانال بی‌استفاده ندارد.

رادیوی بین شهری خشکی یک سیستم تلفن همراه دیجیتالی برای نظام می‌باشد، پلیس و آمبولانسها. سرویسهای تجاری مثل رادیو ماهواره سیریوس رادیو ماهواره دیجیتالی را ساماندهی می‌دهد.

تلفنی

تلفن همراه به رادیوی همراه محلی نمایش می‌دهد، که به برنامه تلفنی سرویس عمومی متصل می‌شود. وقتی تلفن منطقه رادیوی همراه را ترک می‌کند، کامپیوتر مرکزی تلفن را به حالت جدیدی درمی‌آورد. تلفنهای همراه عموما امروزه از کدهای دیجیتال مختلف استفاده می‌کنند. تلفنهای ماهواره‌ای به دو دسته تقسیم می‌شوند: اینمار تست و ایریدیوم تست. هر دو نوع کل جهان را پوشش می‌دهند. اینمارتست از ماهواره‌های هماهنگ زمینی استفاده می‌کند، با هدف آنتنهایی یا قدرت دریافت بالا در وسایل نقلیه. ایریدیوم تلفنهای همراه را فراهم می‌کند، غیر از ماهواره‌هایی که روی مدار قرار دارند.

ویدئو

تلویزیون مثل تصویر می‌فرستد و مثل صدا می‌فرستد، بر روی یک سیگنال رادیویی. تلویزیون دیجیتال سر بیت را کد گذاری می‌کند که برابر هشت قدرت سیگنال می‌باشد. بیتها پیغامها و دستورات را می‌فرستند، برای کمتر کردن صداهای ناهنجار رادیویی. یک تصحیح کننده اشتباه رید - سولومون می‌گذارند تا دریافت کننده اشتباهات را در اطلاعات پیدا و رفع کند. با وجود اینکه بیشتر اطلاعات باید فرستاده شوند، ولی استانداردش استفاده از برای ویدئو می‌باشد و پنج کیفیت سی دی (6601) کانالهای دیجیتالی (مرکز ، چپ ، راست ، چپ عقب ، راست عقب) می‌باشد.

هدایت کشتی

تمام ماهواره‌های هدایت کشتی با این سیستم از ماهواره با زمان دقیق استفاده می‌کنند. ماهواره موقعیت خود را نشان می‌دهد و حتی زمان و ساعت نمایش را اعلام می‌کند. دریافت کننده به چهار ماهواره گوش می‌دهد و می‌تواند موقعیتهای آنان را اعلام کند که بر روی یک خط که باید مماس بر صدف کروی شکل که دور هر ماهواره است باشد و باید از ساعت پرواز سیگنالهای رادیو از ماهواره مطمئن باشد. یک کامپیوتر در دریافت کننده محاسبات ریاضی انجام می‌دهد.

لوران سیستم ساعت پرواز سیگنالهای رادیو را اعلام می‌کند، ولی از ایستگاه رادیوی روی زمین. سیستم (برای سفینه بکار می‌رود) دو نمایشگر دارد. نمایشگر مستقیم جستجو می‌کند یا سیگنالهای این را می‌چرخاند مثل یک خانه روشن بر روی یک اندازه ثابت. وقتی که نمایشگر مستقیم رو به شمال باشد، نمایشگر چند وجهی پالس می‌کند، سفینه می‌تواند از این دو بخواند و موقعیتش را بگوید و بر روی بخشی از این دو پرتو معلوم کند. پیدایشگر مستقیم رادیو قدیمیترین فرم رادیوی هدایت کشتی می‌باشد. قبل از سال1960 هدایت کننده‌ها از دورهای آنتن متحرک برای معلوم کردن محل نزدیک شهر استفاده می‌کردند. در بعضی موارد آنها از هدایتگرهای دریایی استفاده می‌کردند، که یک اندازه از فرکانسهای فقط بالای رادیویی با کارفرماهای آماتور رادیو نشان می‌داد.

رادار

رادار چیزها را در فاصله‌های دور و معلوم کردن موقعیت امواج رادیویی آنها پیدا می‌کند. تأخیر باعث می‌شود که اکو فاصله را اندازه گیری کند. هدایت پرتو هدایت بازتاب را قطبی می‌کند. قطبی شدن و فرکانس برگشت می‌تواند انواع سطح را معلوم کند. رادارهای هدایت یک منطقه وسیع را دو یا چهار بار در دقیقه جستجو می‌کند. آنها از امواج کوتاهی که از زمین و سنگ بازتاب می‌کند استفاده می‌کنند و این هدایتگرها در کشتیهای تجاری یا خصوصی و سفینه‌های خصوصی با فاصله زیاد معمول می‌باشد.

هدف اصلی و عمومی این است که رادارها عموما از فرکانسهای رادار هدایتگر استفاده می‌کنند، ولی پالس را تنظیم و قطبی می‌کنند. بنابراین دریافت کننده از نوع سطح بازتاب کننده مطلع می‌شود. بهترین مورد استفاده که رادارها باران طوفانهای سنگین را تشخیص می‌دهد، بخوبی زمین و وسایل نقلیه ، بعضیها می‌توانند اطلاعات صوتی را روی هم بیاندازند و اطلاعات را از موقعیت بدهند. رادارهای ردیاب یک منطقه وسیع را با موجهای رادیویی کوتاه جستجو می‌کند. آنها معمولا 2 یا 4 بار در دقیقه این جستجو را ادامه می‌دهند. بعضی اوقات رادارهای جستجوگر از افکت دوپلر برای جداکردن وسایل نقلیه از شلوغی و سر و صدا استفاده می‌کنند.

رادارهای هدفدار از یک مدیریت استفاده می‌کنند، به عنوان جستجوی رادار ، ولی مناطق بسیار کوچکتر را جستجو می‌کنند، معمولا چندین بار در ثانیه یا بیشتر این کار را انجام می‌دهند. رادارهای هواشناسی همانند رادارهای جستجوگر کار می‌کنند، ولی از امواج رادیو با قطبیت کروی و یک موج دراز برای بازتاب از آب استفاده می‌کنند. بعضی رادارهای هواشناسی ازپدیده دوپلر برای اندازه گیری سرعت باد استفاده می‌کنند.

سرویسهای ضروری

آژیر نجات دهنده نمایشگر موقعیت ضروری ، نمایشگر محل ضرورت یا آژیر محل شخصی یک نمایشگر رادیوی کوچک هستند که ماهواره‌ها می‌توانند استفاده کنند تا محل شخصی یا ماشینی که به کمک احتیاج دارد را تعیین کنند. هدف آنها کمک کردن به مردم در روز اول می‌باشد، وقتی که جستجو خیلی طول بکشد. انواع مختلفی وجود دارد، با نمایشگر و نمایش زیاد و مختلف ، اطلاعات رادیوی دیجیتال قدیمیترین فرم رادیوی دیجیتال مدل تلگرافی بود که توسط پیشینیان مثل مارکونی استفاده می‌شود. با فشار یک دگمه ، اپراتور می‌توانست پیغام را بفرستد کد مورس.

مبدل چرخشی یک صدایی را دریافت کننده تولید می‌کرد، جایی که سوراخ سوزنی یک صدای هیس را بوجود می‌آورد، فرم قابل مقایسه. سوراخ سوزنی نمایشگر امروزه غیر قانونی به شمار می‌رود، زیرا نمایشگر آنها چند صد مگا هرتز مصرف دارند. این بسیار اصراف هم در فرکانس رادیو و هم در قدرت و نیروی رادیو به شمار می‌رود. پیشرفت بعدی یا گام بعدی امواج متداول تلگرافی بودند، وقتی که فرکانس رادیو ، توسط تیوب خلاء نوسانگر الکترونیکی روشن و خاموش می‌شد با یک کلمه. یک دریافت کننده با یک نوسانگر محلی باید با فرکانس رادیو هیتروداین می‌شدند. کمتر از 100 مصرف داشت، هنوز استفاده می‌شوند، امروزه مقدما با کارفرماهای رادیویی آماتور استفاده می‌شود.

تلتایپ رادیو معمولا روی موج کوتاه عمل می‌کند و نظامیان به آن علاقه زیادی دارند. زیرا آنها اطلاعات نوشته شده را بدون یک اپراتور استاد انجام می‌دهند. آنها یک بیت را در یک یا دو صدا می‌فرستند. گروههای پنج یا هفت بیتی شخصیتی می‌شوند که توسط تلتایپ چاپ می‌شوند. از سالهای 1975 تا1925، از تلتایپ برای فرستادن پیغامهای خصوصی یا تجاری به کشورهای توسعه نیافته استفاده می‌شد، که اینها همچنان توسط نظام یا گروه هواشناسی استفاده می‌شد.

سفینه هوایی از 1200 باود سرویس بر برای فرستادن پیامهایشان استفاده می‌کنند، جایگاه و موقعیت و اطلاعاتی را توسط ارتباط در هوا دریافت می‌کنند. بشقابهای مایکرو ویو در ماهواره‌ها ، مبادله‌های تلفن و ایستگاههای تلویزیون از تنظیم دامنه دو وجهی استفاده می‌کنند. اطلاعاتی را توسط تعویض مرحله و دامنه سیگنالهای رادیو می‌فرستد. معمولا بیتها بصورت «ساختمان (منظم)» فرستاده می‌شوند که تکرار شوند. یک بیت مخصوص برای تعیین محل شروع یک ساختمان بکار می‌رود.

گرمایش

اجاق مایکرو ویو امواج رادیو را بیشتر می‌کند تا غذا را گرم کند. (یادداشت: درک نکردن آن متداول است که امواج رادیو فرکانس مولکولهای آب را تشدید می‌کنند. فرکانس مایکرو ویو در حدود 10 برابر پایینتر از فرکانس شدید می‌باشد.)

نیروی مکانیکی

• پرتوهای تراکتور: امواج رادیو نیروی مغناطیسی و الکتروستاتیکهای کوچک را شدت می‌بخشند. اینها برای نشان دادن نگهداری ایستگاه در مرکز ثقل محیط کافی است.
• نیروی رانش سفینه فضایی: فشار متعدد از تشدید امواج رادیو به عنوان روش نیروی رانش توصیه شده است که برای کاوشگر میان ستاره‌ای که دسته ستاره نامیده می‌شود، بکار رود. از وقتی که امواج طولانی شدند، کاوشگر می‌تواند خیلی سبک باشد و بنابراین شتاب بیشتری را کسب می‌کند اگر به عنوان فضاپیما بود.
  
  دیگر رادیوی آماتور یک سرویس رادیوی عمومی و ضروری می‌باشد که توسط کسی که نیازمندیهایش را خودش ساخت و خریداری کرد. این در مقدار زیاد عمل می‌کند. رادیوهای آماتور از تمام فرمهایی که دهنده استفاده می‌کند، که شامل فرم آزمایشی و جدا می‌باشد. فرمهای زیاد رادیو توسط آماتورهای رادیو پیش قدم شدند و بعدا هم از نظر تجاری بسیار مهم تلقی شدند، که شامل ، باند جدای ، رادیویی جیبی دیجیتال و تکرار کننده ماهواره بود.
  
  
• نمایش پرتوان: تعداد زیادی از برنامه‌ها و نقشه‌ها توصیه کردند که نمایش پرتوان از مایکرو ویو استفاده می‌کند. برای مثال ، قدرت خورشیدی.
  
  
• کنترل از راه دور برای رادیو: استفاده از امواج رادیو برای نمایش اطلاعات کنترل در یک شی دور که در فرمهای اولیه پرانه هدایت شده بود، کنترلهای اولیه تلویزیون و مدلهای آن ، ماشین کنترل کننده رادیو و هواپیماها بود.

دید کلی

نظریه ماکسول با آزمایشهایی با امواج الکترومغناطیسی تایید شدند و آزمایشهای هرتز خیلی زود برای تمام دانشمندان سراسر جهان شناخته شدند. و بدین ترتیب اندیشه استفاده از امواج الکترومغناطیسی برای مخابرات و حتی برای انتقال بی سیم ، انرژی پدیدار شد.

تاریخچه

پوپوف فیزیکدان و مهندس برق با تکرار آزمایشات هرتز طرح سوار کردن را بهبود بخشید. و در خلال سال 1889 توانست در تشدید کننده‌های گیرنده حرفه‌هایی را بوجود آورد که در سالن بزرگ و بدون تاریک کردن ، مرئی باشد. بزودی او متوجه شد که برای استفاده علمی از امواج الکترومغناطیسی ، اول از همه گیرنده حساس و مناسبی مورد نیاز است.

پوپوف در 7 مه 1895 طرز کار گیرنده‌‌اش را در انجمن فیزیک و شیمی روسیه نمایش داد و این روز به راستی باید روز تولد رادیو در نظر گرفته شود. چنین گیرنده‌ای در سال 1894 توسط پوپوف طرح شد. که اجزای اصلی دستگاه او را در وسیله گیرنده امروزی می‌توان یافت.

گیرنده پوپوف

ویژگیهای اصلی اولین گیرنده پوپوف چه بود و اساس کار آن چیست؟ پوپوف برای بهتر شدن حساسیت گیرنده از پدیده تشدید استفاده کرد. مزیت دوم اختراع پوپوف در آرایه آنتن گیرنده بسیار خوبی بود که گستره دریافت امواج را به مقدار خیلی زیادی افزایش داد و هنوز هم در ایستگاههای دریافت موج رادیویی بکار می‌روند. ویژگیهای ممتاز در گیرنده پوپوف در روش ثبت فیزیک امواج است. برای این منظور پوپوف بجای جرقه وسیله خارجی را بکار برد، یعنی موج یابی را که به تازگی توسط برنلی اختراع شده بود، در تجارب آزمایشگاهی بکار گرفت.

ساختمان موج یاب

براده‌های ظریف آهن در یک لوله شیشه‌ای قرار داده می‌شوند دو سیم به دو انتهای شیشه محکم شده‌اند، بطوری که با براده‌ها تماس دارند. در شرایط عادی مقاومت الکتریکی بین براده‌های مجزا نسبتا زیاد است، بطوری که کل موج یاب مقاومت بالایی دارد. موج الکترومغناطیسی جریان متناوب با فرکانس بالا در مدار موج یاب ایجاد می‌کند و جریان مخصوص بین براده‌ها باعث می‌شود که آنها به هم جوش بخورند. در نتیجه مقاومت موج یاب ناگهان افت می‌کند.

برای افزایش مقاومت موج یاب تا مقدار اولیه و حساس کردن دوباره آن به امواج الکترومغناطیسی باید آنرا تکان داد. پوپوف موج یابی را در مداری شامل باتری و یک رله تلگراف قرار داد. قبل از وارد شدن موج الکترومغناطیسی مقاومت موج یاب زیاد است و جریان جاری از آن و رله ضعیف است و آرمیچر جذب آهنربای الکتریکی پایینی نمی‌شود.

وقتی که موج الکترومغناطیسی ظاهر شد، مقاومت امواج موج یاب افت می‌کند، جریان الکتریکی به تندی فردی می‌یابد و رله آرمیچر جذب آهنربای الکتریکی می‌شود. بنابراین اتصال رله آهنربای پایینی که یک زنگ الکتریکی معمولی را به باطری وصل می‌کند، برقرار می‌شود. چکش به زنگ می‌خورد یا سوراخی بر نوار کاغذی متحرک ثبت می‌کند و به این ترتیب ورود موج خبر داده می‌شود. در حرکت به عقب چکش به موج یاب می‌خورد و در نتیجه حساسیت آن برقرار می‌ماند. به این ترتیب پوپوف به اصطلاح رله مدار اتصال را تحقق بخشید.

موج رادیویی FM

گیرنده رادیویی

انرژی خیلی کم امواج ورودی بطور مستقیم برای دریافت (مثلا برای هر جرقه) بکار نمی‌رود، بلکه برای کنترل چشمه انرژی‌ که وسیله ثبت کننده را تغذیه می‌کنند، بکار گرفته می‌شوند. در گیرنده‌های رادیویی امروزی ، لامپهای الکترونی جایگزین موج یاب شده‌اند، ولی اساس رله به قوت خود باقی است. لامپ الکترونی اصولا مثل رله کار می‌کند. سیگنالهای ضعیفی که به لامپ داده می‌شوند قدرت و جریان چشمه‌های تغذیه لامپ را کنترل می‌کنند.

به علاوه پوپوف در گیرنده‌اش اساس پسخوراند را که هنوز هم در مهندسی رادیو بکار می‌رود، نشان داد. سیگنال تقویت شده در خروجی گیرنده (مدار زنگ الکتریکی) بطور خودکار بر ورودی گیرنده (مدار موج یاب) اثر می‌کند. پسخوراند در اختراع پوپوف از اساس امر به کلی تازه‌ای است.

پوپوف در بررسیهای بیشتری که همراه با ریبکین آنجام داد به دریافت سیگنالهای صوتی نیز پی برد و معلوم شد که اگر سیگنالها برای بکار انداختن موجیاب خیلی ضعیف باشند، تماسهای ناچیز براده‌ها به صورت آشکارساز عمل می‌کند. و هر سیگنالی با صدایی در تلفن متصل به موج یاب همراه است. این کشف امکان داد تا گستره مخابرات رادیویی وسیع شود.

تکامل رادیو

قدم بعدی که در تکامل رادیویی خیلی سریع پس از اختراع پوپوف برداشته شد و آن بهبود فرستنده‌ها بود فاصله جرقه را از آنتنها حذف کردند و بجای آن مدار نوسانی خاصی قرار دادند که به صورت چشمه نوسانها کار می‌کرد. آنتن متصل به این مدار به صورت تابشگر امواج عمل می‌کند. اختراع لامپهای الکترونی توسط لوی دوفارست (ت1906) دانشمند آمریکایی که راه را برای ایجاد چشمه‌های نوسانهای الکتریکی نامیرا باز کرد، در تکامل رادیو اهمیت فوق العاده‌ای داشت. این اختراع نه فقط سیگنالهای تلگرافی ، بلکه انتقال صوتهای کلامی ، موسیقی و غیره را نیز توسط رادیو میسر ساخت، یعنی مخابرات بی سیم و پخش رادیویی را تحقق بخشید.

دید کلی

پس از کشف اشعه کیهانی (جریانات ذره‌ای ، وارد شده به میدان مغناطیسی زمین از فضا) ، پیشرفت در این شاخه بی‌نهایت مهم و جدید فیزیک تقریبا بطور کامل به ارتفاعی بستگی داشت که دانشمندان دستگاههای پیچیده و شمارنده‌های خود را در سال به نمایش می‌گذاشتند. در این حال از رصدخانه‌های کوهستانهای بلند ، آزمایشگاه‌ها ، بالون ، آزمایشات و غیره استفاده می‌شده است. بنابرین حتی بالاترین ارتفاع حاصل (20 تا 80 کیلومتر) برای حمل دستگاهها به آن سوی لایه‌های نسبتا متراکم جو کافی نبوده و این مسئله تفکیک اشعه کیهانی اولیه (مهمترین جزء جریانهای ذره‌ای) را از کل جریانهای ذره‌ای ثبت شده ، مشکل می‌ساخت.

طبیعی است که قسمت حساس موشکهایی که ابتدا وارد فضای خارجی‌تر می‌شوند بطور اساسی شامل وسایل مختلفی جهت مطالعه ذرات باردار باشد. علائمی که از دستگاههای ارسالی ، بطور اتوماتیک و بسیار ابتدایی به زمین می‌رسید بسیار باعث تعجب دانشمندان گردید. در ارتفاعات معینی ، آزمایشگاههای فضایی خود را در لایه‌هایی یافتند که به شدت از ذرات باردار پر انرژی اشباع شده بود. این ذرات باردار بطور وسیعی با اشعه کیهانی اولیه و ثانویه تفاوت دارند.

تاریخچه پیدایش

این پدیده در حین پرواز اقمار مصنوعی روسی و آمریکایی آشکار شد و برای مدتها دانشمندان از اختلاف شدید در اطلاعات حاصله متعجب و حیران بودند. بنابرین ، بزودی این معما تفسیر گردید. یک دانشمند روسی ، ورنوف (vernov) و تقریبا بطور هم زمان فیزیکدان آمریکایی وان آلن (van Allen) ثابت کردند که سطح زمین در سطح استوا بوسیله دو کمربند (مطابق با اطلاعات جدیدتر حتی سه کمربند) نسبتا مجزا مگنتوسفرها احاطه شده است.

نحوه پی بردن بوجود کمربند تشعشعی زمین

• این کمربندها بطور غلیظی بوسیله ذرات باردار با بارها ، انرژیها و جرمهای مختلف اشغال شده‌اند. غلظت ذرات در هر یک از این کمربندها از مرزی به مرز دیگر تفاوت دارد و فضای اطراف قطبها عملا عاری از ذرات باردار می‌باشد.
  
• پس از اولین پرتاب موشک و پرواز اقمار مصنو عی ، به کمک اطلاعات حاصله ، معلوم شد که ذرات باردار بوسیله میدانهای مغناطیسی زمین جذب شده‌اند.
  
• هر ذره بارداری که یک مرتبه وارد میدان مغناطیسی زمین شود، شروع به پیچ خوردن حول خطوط نیرو کرده و بطور مداوم در طول آنها حرکت می‌کند.
  
• میزان پیچش مارپیچهای اولیه بستگی به سرعت اولیه جرم و بار الکتریکی آنها دارد. علاوه بر آن به شدت میدان مغناطیسی زمین در ناحیه‌ای از دایره فضایی که ذرات وارد آن شده و تغییر جهت داده‌اند، نیز بستگی دارد. زیرا میدان مغناطیسی زمین در نواحی مختلف آن یکسان نمی‌باشد. نزدیک قطب متراکمتر (غلیظتر) می‌گردد.
  
• ذره بارداری که در طول خط مغناطیسی به صورت مارپیچ حرکت می‌کند، از ناحیه نزدیک به استوا حرکت نموده و چون به یکی از قطبین می‌رسد، با مقاومت در حال افزایشی مواجه شده و متوقف می‌شود. سپس به طرف استوا برگشته و بیشتر به طرف قطب مخالف ، یعنی در جهت عکس شروع به حرکت می‌کند. بدین ترتیب ذره در چیزی به نام تله بزرگ مغناطیسی سرگردان می‌شود.

موقعیت فضایی کمربندهای تشعشعی زمین

• اولین کمربند از ارتفاعی قریب 500 کیلومتر بالای نیمکره غربی و 1500 بالای نیمکره شرقی زمین شروع می‌شود. بالاترین غلظت ذرات در این کمربند (هسته‌اش) در ارتفاع 2 تا 3 هزار کیلومتری زمین قرار دارد. مرز فوقانی این کمربند به ارتفاع 3 تا 4 هزار کیلومتری سطح زمین می‌رسد.
  
• دومین کمربند از 11 – 10 هزار کیلومتری زمین شروع شده و تا ارتفاع 60 – 40 هزار کیلومتری ادامه دارد و در ارتفاع 20 هزار کیلومتری دارای بیشترین غلظت است.
  
• کمربند خارجی‌تر (سومین کمربند) از ارتفاع 75 – 60 هزار کیلومتری شروع می‌شود.
  
• مرز کمربندهای مذکور تا کنون فقط بطور تقریبی تعیین شده‌اند و در محدوده معینی بطور تناوبی تغییر می‌کنند. دانشمندان درباره نظم و ترتیب این تغییرات در حال تحقیق هستند.

ساختار کمربندهای تشعشعی زمین

با روانه ساختن سیستماتیک اقماری که وسایلی جهت کشف ذرات پر انرژی در ارتفاعات معین با خود حمل می‌کنند، کمربندهای مذکور در حال مطالعه و بررسی می‌باشند. ماهیت هر یک از این کمر بندها نسبت به دیگری متفاوت است.

• اولین آن یعنی نزدیکترین کمربند به زمین ، محتوی پروتونهای مثبت حامل انرژی بسیار زیاد است (بالغ برMev 100) فقط متراکم‌ترین قسمت میدان مغناطیسی زمین آنها را جذب کرده و نگاه می‌دارد.
• دومین کمر بند اساسا محتوی الکترونهای با انرژی 100-30 کیلو الکترون ولت (Kev) می‌باشد.
• کمربند سوم که میدان مغناطیسی زمین در آن ضعیف‌تر است، محتوی ذراتی با انرژی ev 200 یا بیشتر است.
  
• با توجه به اینکه اشعه معمولی که در صنعت دارو سازی بکار می‌رود محتوی انرژی 30 تا 40 کیلو الکترون ولت بوده یا هنگامی که دستگاههای قوی برای تابش به قطعات بزرگ و توده‌های فلزی ، ذرات اتمی را از Mev 200 تا Mev 2 سرعت می‌دهند.
  
• خطر بزرگ این کمربندها (مخصوصا اول و دوم) برای انسان و جانوران و مسافرانی که در آینده به دیگر سیارات مسافرت می‌کنند، به سهولت حس می‌شود. به همین دلیل دانشمندان با کوشش و زحمت هر چه تمامتر ، سعی در تعیین تمر کز دقیق و شکل این کمربندها و کیفیت پخش ذرات آن دارند. تا کنون فقط یک چیز معلوم شده است.
  
• نواحی نزدیک به قطبهای مغناطیسی زمین از ذرات پر انرژی آزاد بوده و می‌توان از آنها به عنوان دالانهای هدایت کننده کشتیهای فضایی حامل سرنشین بسوی دنیاهای دیگر استفاده نمود.

منشأ پیدایش کمربندهای تشعشعی زمین

• طبیعی است که این سوال مطرح ‌شود، این ذرات تشکیل دهنده کمربندهای تشعشعی از کجا آمده‌اند؟ آنها اساسا از اعماق خورشید پرت شده‌اند. زمین علی‌رغم فاصله‌اش با خورشید ، دقیقا در خارجی ترین منطقه اتمسفر آن قرار دارد. زیرا هر زمان که فعالیت خورشیدی زیاد می شود و به تعداد ذرات منتشر شده از خورشید و نیز انرژی آنها افزوده می‌گردد. تعداد الکترونها در کمربند تشعشعی دوم نیز افزایش یافته و کمربند به طرف زمین فشرده‌تر می‌شود و مثل این است که تحت فشار این ذرات ، کمربند پیچ خورده است.
  
  
• دلیل دیگر آن که ذرات در تله مغناطیسی زمین گیر کرده ، آن دسته از ذراتی هستند که انرژی آنها برای گذشتن از کمربند غیر کافی بوده است. ذراتی که در اثر برخورد اشعه کیهانی اولیه پر انرژی با اتمهای بیرونی‌ترین و بی‌نهایت رقیق شده لایه‌های جو ، بوجود می‌آیند و در این تله بزرگ قرار می‌گیرند.
  

کمربندهای تشعشعی در نقش حفاظهای الکترومغناطیسی زمین

لایه‌های جو بیشتر از آنچه که تصور می‌شد، تقریبا تا مسافت 150 کیلومتری از سطح زمین توسعه یافته‌اند. ما حتی تجسم نکرده‌ایم که جو شفاف و تقریبا غیر محسوس و نیز میدان مغناطیسی کاملا غیر قابل روءیت و غیر محسوس سیار ، همان ، سایبانهای قابل اطمینانی برای بشر و بطور کلی موجودات زنده می‌باشند. ماده زنده نیز بطور کاملی در طول صدها میلیون سال ، خود را به قسمتهای کوچکی از تشعشعات نفوذ کرده و از دو زره طبیعی زمین تطبیق داده است مشکل است. تصور کنیم اگر زمین بطور کاملی از تمام انواع تشعشعات کیهانی حفظ نمی‌شد، زندگی از روی زمین برداشته شده بود.

بشری که در حال پرواز به فضاهای خارجی‌تر است، بطور اتوماتیک از سایبانهای نجات دهنده خویش اتمسفر زمین و میدان مغناطیسی آن) محروم شده و در نتیجه بطور ناگهانی تحت تأثیر تمام انواع تشعشعات قرار می‌گیرد. کمربندهای تشعشعی زمین به علت غلظت و انرژی زیاد الکترونهایی که درآن به دام افتاده‌اند، بسیار خطرناک هستند. تمام الکترونهای با انرژی بالای Kev 10 به دیواره‌ها و هر ماده فلزی سفینه فضایی ضربه زده و باعث تشعشع ناشی از توقف می‌شود و اشعه حاصل شبیه به ذرات ، ماده سلولها و بدن انسان را یونیزه کرده و سبب هلاک وی می‌گردد.

ساده‌ترین روش برای حفظ سرنشینان سفینه از تشعشعات مذکور افزایش ضخامت دیواره‌های سفینه و احاطه کردن آن ، مثلا با یک لایه ضخیم سرب می‌باشد و این بطور اجتناب ناپذیری کشتی فضایی را سنگین خواهد کرد. به تناسب فشار خارجی ، دانشمندان کوشش می‌کنند این اشکال را با قرار دادن یک میدان مصنوعی مغناطیسی یا الکتریکی در اطراف سفینه فضایی ، برطرف نمایند (شبیه به زمین). این میدان آنقدر قوی است که تمام ذرات مهاجم را دفع می‌کند.

در عین حال دانشمندان در حال تحقیق روشهای دیگر حفاظت می‌باشند. برای مثال داروهایی که اثرات مضر تشعشع را به روی سلولهای ارگانیسم محو کرده و یا به تندی کاهش دهد. بعضی دانشمندان معتقدند که اگر سرنشینان سفینه را در خواب هیپنوتیک فرو برند و یا به حالت آنابیوز سرد نمایند، در آن حال تمامی عوارض حیاتی بدن به مقدار زیادی کند شده و در نتیجه مقدار اکسیژن مصرفی کاهش یافته و ضرر تحمیلی حاصل از تشعشعات یونیزه کننده بر سلولها کم می‌شود.