Vesmírne žiarenie nás ticho zastavuje od vysielania ľudí na Mars

Hrozné nebezpečenstvo ohrozuje ľudské kozmonauty cestujúce do hlbokého vesmíru. Niektoré z nich, ako asteroidy, sú zrejmé a dá sa im predísť nejakým slušným LIDARom. Iní nie. Na vrchole ne-tak veľkého zoznamu je vesmírne žiarenie, niečo, čo je NASA v súčasnosti pripravené na ochranu prieskumníkov pred tým, než ich prevezú na Mars. Radiačné prostredie mimo magnetosféry neprispieva k životu, čo znamená, že posielanie astronautov vonku bez ochrany je rovnocenné s ich odoslaním do ich osudu.

Zatiaľ čo sme poslali astronautov do vesmíru už viac ako pol storočia, prevažná väčšina týchto misií bola obmedzená na cestovanie do nízkej orbity Zeme - vo výške od 99 do 1200 kilometrov v nadmorskej výške. Magnetické pole Zeme - ktoré sa rozprestiera tisíce míľ do vesmíru - chráni planétu pred zásahom vysokoenergetických slnečných častíc, ktoré cestujú viac ako milión míľ za hodinu.

Existujú tri veľké zdroje kozmického žiarenia a všetky predstavujú určité riziko, ktoré nemožno vždy predvídať alebo chrániť. Prvým je zachytené žiarenie. Niektoré častice nie sú odrazené magnetickým poľom Zeme. Namiesto toho sú uväznení v jednom z veľkých dvoch magnetických krúžkov obklopujúcich Zem a hromadia sa spoločne ako súčasť Van Allenových radiačných pásov. NASA sa musela vyrovnať s Van Allenovými pásmi počas misií Apollo.

Druhým zdrojom je galaktické kozmické žiarenie, alebo GCR, ktoré pochádza zvonku slnečnej sústavy. Tieto ionizované atómy sa pohybujú v podstate rýchlosťou svetla, aj keď magnetické pole Zeme je tiež schopné chrániť planétu a objekty na nízkej orbite Zeme od GCR.

Posledným zdrojom sú udalosti slnečných častíc, ktoré sú obrovskými injekčnými energetickými časticami produkovanými Slnkom. Rozlišuje sa medzi slnečným vetrom, ktorý zvyčajne vyžaruje slnko a ktorý trvá asi deň, kým sa dostanú na Zem, a tieto udalosti s vyššou intenzitou, ktoré nás zasiahli do 10 minút. Okrem toho, že produkujú potenciálne letálne množstvo žiarenia pre astronautov, SPE môže byť niekedy divoko nepredvídateľné, čo sťažuje vedcom a inžinierom NASA vytvoriť ochranné opatrenia proti nim.

NASA skúma vesmírne žiarenie spôsobom, akým zamestnávatelia určujú prijateľné riziká pre svojich zamestnancov - nebudú vystavovať astronautov pracovnému riziku vzniku rakoviny nad určitú hranicu. Ak chcete rozvinúť toto hodnotenie, NASA sa pozerá na veľa rôznych faktorov, odkiaľ pôjde posádka, ako ďaleko od Slnka budú, čo bude slnečný cyklus vyzerať počas tej doby, na aký druh lode a ich tienenie. znovu pracovať. Tím biológov skúma, aké by mohli byť fyziologické účinky na danej ceste a využíva počítačové modely na vypĺňanie hodnotení rizika pri práci.

Pre NASA znamená prijateľné riziko 3% nadbytočné celoživotné riziko rakoviny.

Ale zmiernenie rizika rakoviny nie je jediným problémom. Najčastejším problémom je nevoľnosť - nie je to také zlé, ak sa nachádzate v kozmickej lodi s vreckami blízko barf, ale je to veľmi nebezpečné, ak ste na prechádzke v priestore a všetko, čo potrebujete, je oblek na kozy na zachytenie zvratkov. Imunitný systém jedného človeka môže tiež zasiahnuť niekoľko dní alebo týždňov a chytanie infekcie tam vonku nie je ničím iným než bueno.

Práve teraz je najväčšia vec, ktorú máme na ochranu kozmonautov pred kozmickým žiarením - najmä GCR - tienenie materiálu. Funguje to celkom dobre, ale nevieme, aká silná je tienenie na lodi viazanej na Mars. Príliš hustá a náklady na dopravu lode do vesmíru, nieto do stratosféry. Príliš tenká a posádka trpí. Tenké štíty by v skutočnosti mohli viesť k zvýšenému množstvu sekundárneho žiarenia. Preto je hliník materiálom voľby - je dostatočne robustný, aby rozpadol častice kozmického žiarenia oddelene, ale dostatočne ľahké na to, aby kozmická loď mohla efektívne cestovať.

Ale NASA poslala astronautov na mesiac a späť - cez Van Allenove pásy, o nič menej - a nikto nezomrel. Neznamená to, že sme už dostali celú vec kozmického žiarenia?

Nie úplne. Účinky kozmického žiarenia závisia od expozície - čím dlhšie budete vo vesmíre, tým viac budete ohrození. Misie Apollo trvalo asi tri dni, kým sa dostali na mesiac. Posádka pre Apollo 11 po ôsmich dňoch od záchrany sa vrátil domov. Časový rámec pre misie na Marse je na škále od leta, „Existujú dve rôzne triedy misií na Marse,“ hovorí Gregory Nelson, výskumník na Loma Linda University, ktorý sa špecializuje na fyziologické účinky kozmického žiarenia. „Jeden z nich sa tam dostane rýchlejšie, takže môžete zostať dlhšie na povrchu Marsu. Myslím, že je to 500 dní a vrátite sa rýchlo. V druhej verzii ste preč ako 900 dní. “Nelson hovorí, že posádka, ktorá ide na Mars, bude pravdepodobne vystavená asi jednej šedivej sálavosti - viac ako 277-násobku dávky bežného žiarenia na Zemi za rok.

Riziká vzniku rakoviny alebo vystavenia sa letálnemu množstvu žiarenia exponenciálne stúpajú v tomto časovom rámci. Jednoduché hliníkové tienenie to nezníži. Tam sú niektoré nové technológie vedci študujú a testovanie, ktoré sa môžu ukázať ako užitočné, však.

Jedným z nich je koncept nazývaný „aktívne tienenie“, v ktorom vytvoríte umelé magnetické pole cez supravodivé magnety. Bohužiaľ, ako hovorí Nelson, tieto technológie si vyžadovali príliš veľa energie. „Museli by ste letieť s celou ďalšou ťažkou vesmírnou loďou a napájaním, aby to fungovalo,“ hovorí. Existujú vedci, ktorí sa snažia vytvárať menšie polia na ochranu jednotlivcov alebo pozemných vozidiel. Podľa Nelsona je však aktívne tienenie „neoverené“.

„Problém,“ hovorí, „sú častice v tom istom čase vo všetkých smeroch, takže to nie je ako dať ruku von a blokovať váš pohľad na slnko bude stačiť.“

Ďalšou myšlienkou je vlastne zasiahnuť do samotnej biologickej úrovne. V súčasnosti sa skúma a testuje myšlienka použitia antioxidantov vo veľkých koncentráciách, ktoré sa môžu podávať po zlej slnečnej udalosti. Nelson cituje štúdie o využití zlúčenín vitamínu E alebo živín nachádzajúcich sa v čučoriedkach, jahodách alebo červenom víne. Dorit Donoviel, zástupkyňa vedúceho pracovníka Národného výskumného ústavu pre vesmírny biomedicínsky výskum, pracuje na niečom podobnom tým, že identifikuje potenciálne zlúčeniny, ktoré môžu byť schopné zabrániť lokálnej tvorbe nádorov v dôsledku špecifických radiačných udalostí, prostredníctvom klinických štúdií s pacientmi s neskorým štádiom rakoviny.

Väčšina týchto štúdií sa, žiaľ, spolieha na myšie modely alebo ľudí, ktorí nepredstavujú zdravú fyzickú postavu, ktorá definuje takmer všetkých astronautov. Celkovo Nelson si myslí, že tieto metódy sú zatiaľ neefektívne, vzhľadom na vysoké množstvo nabitých častíc nachádzajúcich sa v kozmickom žiarení. Toto je umocnené skutočnosťou, že biologické intervencie môžu spôsobiť strašné vedľajšie účinky - a chceli by ste, aby astronauti nemuseli do svojich tiel týždenne injektovať niečo hrozné.

Nelson aj Donoviel zopakovali, že v súčasnosti NASA nie je schopná vyslať ľudí na Mars a stále s istotou držať troch percent rizika vzniku rakoviny neskôr v živote. To určite neznamená, že sa výskum zastaví - ale ak chce agentúra do konca 20-tych rokov 20. storočia umiestniť topánky na červenú planétu, majú oveľa viac práce, aby vyriešili puzzle vesmírneho žiarenia.