Vesoljsko sevanje nas tiho ustavlja pred pošiljanjem ljudi na Mars

Številne nevarnosti ogrožajo človeške astronavte, ki potujejo v globoko vesolje. Nekateri od teh, kot so asteroidi, so očitni in se jim je mogoče izogniti z nekaterim dobrim LIDAR-om. Drugi niso. Na vrhu seznama, ki ni tako veliko, je vesoljsko sevanje, kar je NASA zdaj pripravljena zaščititi raziskovalce pred potovanjem na Mars. Radiacijsko okolje izven magnetosfere ni ugodno za življenje, kar pomeni, da je pošiljanje astronavtov tam zunaj brez zaščite enakovredno pošiljanju na njihovo pogubo.

Čeprav smo astronavte poslali v vesolje že več kot pol stoletja, je bila velika večina teh misij omejena na potovanje v nizko zemeljsko orbito - od 99 do 1200 milj na nadmorski višini. Zemljino magnetno polje - ki se razteza na tisoče kilometrov v vesolje - varuje planet pred udarci z visoko energijskimi sončnimi delci, ki potujejo čez milijon milj na uro.

Obstajajo trije veliki viri vesoljskega sevanja in vsi predstavljajo določeno tveganje, pred katerim se ne more vedno predvideti ali zaščititi. Prva je ujeto sevanje. Nekateri delci se ne odbijejo zaradi zemeljskega magnetnega polja. Namesto tega so ujeti v enem od dveh velikih magnetnih obročev, ki obdajajo Zemljo in se kopičijo skupaj kot del Van Allenovega sevalnega pasu. NASA se je morala boriti samo z Van Allenovimi pasovi med misijami Apollo.

Drugi vir je galaktično kozmično sevanje ali GCR, ki izvira izven sončnega sistema. Ti ionizirani atomi v bistvu potujejo s hitrostjo svetlobe, čeprav je tudi zemeljsko magnetno polje sposobno zaščititi planet in objekte v nizki zemeljski orbiti pred GCR.

Zadnji vir je iz dogodkov sončnih delcev, ki so velike injekcije energijskih delcev, ki jih proizvaja sonce. Obstaja razlika med sončnimi vetrovi, ki jih običajno oddaja sonce, ki traja približno en dan, da pridejo do Zemlje, in tem dogodkom višje intenzivnosti, ki so nas zadeli v 10 minutah. Poleg proizvodnje potencialno smrtonosne količine sevanja za astronavte, lahko SPE včasih postane divja nepredvidljiva, kar otežuje znanstvenikom in inženirjem NASA, da razvijejo zaščitne ukrepe proti njim.

NASA preučuje vesoljsko sevanje tako, kot delodajalci določajo sprejemljiva tveganja za svoje zaposlene, saj astronavti ne bodo izpostavljeni poklicnemu tveganju za razvoj raka nad določenim pragom. Da bi razvila to oceno, NASA raziskuje veliko različnih dejavnikov, od koder bo šla posadka, kako daleč bo od sonca, kakšen bo sončni cikel v tistem času do katere vrste ladje in zaščite. delam z. Skupina biologov preučuje, kakšni so lahko fiziološki učinki na katerem koli potovanju in uporablja računalniške modele, da izpljune ocene poklicnega tveganja.

Za NASA sprejemljivo tveganje pomeni tri odstotno presežno tveganje za nastanek raka.

Toda ublažitev tveganja za raka ni edino vprašanje. Najpogostejša težava je slabost - ni tako slaba, če ste v vesoljskem plovilu z vrečkami blizu, vendar je precej nevarno, če ste na vesoljskem sprehodu in vse kar imate, je vesoljska obleka, ki bo ujela vašo bruhanje. Imunski sistem lahko tudi zadene nekaj dni ali tednov, ujetje okužbe v mrtvih vseh pa ni bueno.

Zdaj je največja stvar, ki jo imamo za zaščito astronavtov pred vesoljskim sevanjem - zlasti GCR - materialna zaščita. To deluje precej dobro, vendar ne vemo, kako debela zaščita mora biti na ladji, ki je vezana na Mars. Preveč debela in previsoka je, da ladjo spravimo v vesolje, kaj šele v stratosfero. Preveč tanek in posadka trpi. Dejstvo je, da lahko tanki ščiti dejansko povzročijo povečano količino sekundarnega sevanja. Zato je bil aluminij material izbire - dovolj robusten, da razdeli delce kozmičnih žarkov, vendar je dovolj lahek, da lahko vesoljsko plovilo učinkovito potuje.

Ampak NASA je poslala astronavte na Luno in nazaj - skozi Van Allen pasove, nič manj - in nihče ni umrl. Ali to ne pomeni, da smo že ugotovili celotno stvar kozmičnih žarkov?

Ne čisto. Učinki vesoljskih sevanj so odvisni od izpostavljenosti - dlje ko ste v vesolju, bolj ste ogroženi. Na misije Apolla je trajalo približno tri dni, da so prišli do lune. Posadka za Apollo 11 se je vrnil domov osem dni po odhodu. Časovni okvir za misije Mars je na lestvici let. "Obstajata dva različna razreda misij Mars," pravi Gregory Nelson, raziskovalec na Univerzi Loma Linda, ki je specializiran za fiziološke učinke vesoljskega sevanja. »Eden od teh bo hitreje prišel tja, da boste lahko ostali na Marsu dlje. Mislim, da je 500 dni in hitro prideš nazaj. V drugi različici vas ne bo več kot 900 dni. Nelson pravi, da bi bila posadka, ki bo šla na Mars, verjetno izpostavljena enemu sivemu sevanju - več kot 277-kratni odmerek izpostavljenosti sevanju na Zemlji na normalno leto.

Tveganje za razvoj raka ali izpostavljenost smrtni količini sevanja v tem časovnem obdobju eksponentno narašča. Enostavna aluminijasta zaščita ga ne bo odrezala. Nekateri znanstveniki na področju novih tehnologij preučujejo in preizkušajo, kar se lahko izkaže za koristno.

Eden je koncept, imenovan "aktivno zaščito", v katerem ustvarite umetno magnetno polje s pomočjo superprevodnih magnetov. Na žalost, kot pravi Nelson, so te tehnologije zahtevale preveč moči. "Morali bi leteti z drugimi težkimi vesoljskimi plovili in napajalnikom, da bo delovalo," pravi. Znanstveniki iščejo ustvarjanje manjših polj za zaščito posameznikov ali kopenskih vozil. Po Nelsonu pa je aktivno ščit "nedokazano".

»Problem,« pravi, »je, da delci pridejo v vse smeri hkrati, zato ni všeč, da bi iztegnili roko in blokirali pogled na sonce, kar bo dovolj.«

Druga ideja je dejansko posredovanje na sami biološki ravni. Ideja, ki jo trenutno preučujemo in testiramo, je uporaba antioksidantov v velikih koncentracijah, ki bi jih lahko dali po slabem sončnem dogodku. Nelson navaja študije o izkoriščanju spojin vitamina E ali hranil, ki jih najdemo v borovnicah, jagodah ali rdečem vinu. Dorit Donoviel, namestnica glavnega znanstvenika na Nacionalnem vesoljskem biomedicinskem raziskovalnem inštitutu, se ukvarja z nekaj podobnim, tako da identificira potencialne spojine, ki bi lahko preprečile nastanek lokalnih tumorjev zaradi specifičnih sevanjskih dogodkov, s kliničnimi preskušanji na bolnikih z rakom na pozni stopnji.

Na žalost se večina teh študij opira na mišje modele ali ljudi, ki ne predstavljajo zdravega telesa, ki opredeljuje skoraj vse astronavte. Na splošno Nelson meni, da so te metode do sedaj neučinkovite zaradi velikih količin nabitih delcev v kozmičnem sevanju. To otežuje dejstvo, da lahko biološki posegi ustvarijo grozne stranske učinke - in hočete astronavte zadržati, da vsak teden v svoje telo vbrizgajo nekaj groznega.

Oba Nelson in Donoviel ponavljata, da NASA trenutno ne more poslati ljudi na Mars in še vedno samozavestno drži tri odstotke tveganja za razvoj raka kasneje v življenju. To vsekakor ne pomeni, da se bo raziskava ustavila - če pa namerava agencija do konca tridesetih let 20. stoletja na rdečem planetu postaviti čevlje, mora še veliko dela storiti, da bi rešila vesoljsko sevanje.