Svemirsko zračenje nas tiho zaustavlja od slanja ljudi na Mars

Brojne opasnosti prijete ljudskim astronautima koji putuju u duboki svemir. Neke od njih, poput asteroida, očite su i mogu se izbjeći nekim pristojnim LIDAR-om. Drugi nisu. Na vrhu ne tako velikog popisa je svemirsko zračenje, nešto što je NASA sada spremna zaštititi od istraživača dok ih prevozi na Mars. Radijacijsko okruženje izvan magnetosfere nije pogodno za život, što znači da je slanje astronauta tamo bez zaštite ekvivalentno slanju u propast.

Iako smo već pola stoljeća poslali astronaute u svemir, velika većina tih misija bila je ograničena na putovanje u nisku Zemljinu orbitu - između 99 i 1200 milja nadmorske visine. Zemljino magnetsko polje - koje se proteže tisućama milja u svemir - štiti planet od udarca glavom preko visokoenergetskih solarnih čestica koje putuju preko milijun milja na sat.

Postoje tri velika izvora svemirskog zračenja, i svi oni predstavljaju određenu količinu rizika od koje se ne može uvijek predvidjeti ili zaštititi. Prvo je zarobljeno zračenje. Neke čestice se ne odbijaju od Zemljinog magnetskog polja. Umjesto toga, zarobljeni su u jednom od dva velika magnetska prstena koji okružuju Zemlju i skupljaju se kao dio Van Allenovih zračnih pojaseva. NASA se morala boriti samo s Van Allenovim pojasevima tijekom misija Apolla.

Drugi izvor je galaktičko kozmičko zračenje, ili GCR, koji potječe izvan Sunčevog sustava. Ovi ionizirani atomi putuju u osnovi brzinom svjetlosti, iako je Zemljino magnetno polje također u stanju zaštititi planet i objekte u niskoj Zemljinoj orbiti od GCR-a.

Posljednji izvor je iz događaja solarnih čestica, koji su ogromne injekcije energetskih čestica koje proizvodi sunce. Postoji razlika između sunčevih vjetrova koji se obično emitiraju od Sunca, koji traju oko jedan dan da bi došli do Zemlje, i tih događaja intenzivnijeg intenziteta koji su nas pogodili u roku od 10 minuta. Osim proizvodnje potencijalno smrtonosne količine zračenja za astronaute, SPE ponekad može biti divlje nepredvidljiva, što otežava NASA-inim znanstvenicima i inženjerima da razviju zaštitne mjere protiv njih.

NASA ispituje svemirsko zračenje na način na koji poslodavci određuju prihvatljive rizike za svoje zaposlenike - oni neće podvrgavati astronaute profesionalnim rizikom od razvoja raka iznad određenog praga. Da bi razvila ovu procjenu, NASA istražuje hrpu različitih čimbenika, odakle će posada ići, koliko će biti daleko od sunca, kako će izgledati solarni ciklus u to vrijeme do kakvog broda i koji će ih zaštititi. ponovno radim. Tim biologa proučava koji bi fiziološki učinci mogli biti na bilo kojem putovanju i koristi računalne modele kako bi ispljunuo procjenu rizika na radnom mjestu.

Za NASA, prihvatljiv rizik znači tri posto viška životnog rizika od raka.

No, ublažavanje rizika od raka nije jedino pitanje. Najčešći problem je mučnina - nije tako loše ako se nalazite u svemirskoj letjelici s vrećicama u blizini, ali prilično je opasna ako ste na svemirskoj šetnji i sve što imate je svemirsko odijelo da uhvatite vašu bljuvotinu. Jedan imunološki sustav također može pogoditi nekoliko dana ili tjedana, a hvatanje infekcije tamo u mrtvim točkama nije bueno.

Trenutno najveća stvar koju imamo za zaštitu astronauta od svemirskih zračenja - osobito GCR - je materijalna zaštita. Ovo funkcionira prilično dobro, ali ne znamo koliko debela zaštita mora biti na Marsu. Previše je gusta, a cijena je previsoka da brod izvučemo u svemir, a kamoli u stratosferu. Previše tanko i posada pati. Zapravo, tanki štitovi zapravo mogu rezultirati povećanom količinom sekundarnog zračenja. Zato je aluminij izbor materijala - dovoljno je robustan da razdvoji čestice kozmičkih zraka, ali dovoljno lagan da bi letjelica mogla učinkovito putovati.

Ali NASA je poslala astronaute na Mjesec i natrag - preko Van Allenovih pojaseva, ništa manje - i nitko nije umro. Zar to ne znači da smo već shvatili cijelu stvar o kozmičkim zrakama?

Ne baš. Učinci svemirskog zračenja ovise o izloženosti - što ste duže u prostoru, više ste izloženi riziku. Misijama Apolla je trebalo oko tri dana da stignu do Mjeseca. Posada za Apollo 11 vratio se kući osam dana nakon polijetanja. Vremenski okvir za misije na Marsu je na skali od godine, "Postoje dvije različite klase misija na Marsu", kaže Gregory Nelson, istraživač na Sveučilištu Loma Linda koji se specijalizirao za fiziološke učinke zračenja u svemiru. - Jedan od njih će doći brže, tako da možete duže ostati na površini Marsa. Mislim da je 500 dana i da se brzo vratite. U drugoj verziji, nestali ste za nekih 900 dana. Nelson kaže da bi posada koja ide na Mars vjerojatno bila izložena sivom zračenju - preko 277 puta većoj od doze izloženosti zračenju na Zemlji u normalnoj godini.

Rizik od razvoja raka ili izloženosti smrtonosnoj količini zračenja eksponencijalno raste u tom vremenskom razdoblju. Jednostavna aluminijska zaštita neće je smanjiti. Međutim, neki znanstvenici koji se bave novim tehnologijama proučavaju i testiraju i koji se mogu pokazati korisnim.

Jedan je koncept nazvan "aktivno štit" u kojem stvarate umjetno magnetsko polje preko supravodljivih magneta. Nažalost, kako kaže Nelson, te tehnologije zahtijevaju previše snage. "Morat ćete letjeti cijelim drugim teškim svemirskim letjelicama i električnom energijom kako bi radila", kaže on. Postoje znanstvenici koji traže generiranje manjih polja kako bi zaštitili pojedince ili terenska vozila. Ali prema Nelsonu, aktivna zaštita je "nedokazana".

"Problem je," kaže on, "da čestice dolaze u svim smjerovima u isto vrijeme, tako da nije kao da vam pruži ruku i blokira vaš pogled na sunce."

Druga ideja je zapravo intervenirati na samoj biološkoj razini. Ideja koja se trenutno proučava i testira je uporaba antioksidanata u velikim koncentracijama koje se mogu primijeniti nakon lošeg solarnog događaja. Nelson navodi studije o iskorištavanju spojeva vitamina E ili hranjivih tvari koje se nalaze u borovnicama, jagodama ili crnom vinu. Dorit Donoviel, zamjenik glavnog znanstvenika u Nacionalnom svemirskom biomedicinskom istraživačkom institutu, radi na nečemu sličnom, identificirajući potencijalne spojeve koji bi mogli spriječiti formiranje lokalnih tumora zbog specifičnih zračenja, kroz klinička ispitivanja bolesnika s kasnim stadijem raka.

Nažalost, većina tih studija se oslanja na mišje modele ili ljude koji ne predstavljaju zdravu i zdravu građu koja definira gotovo sve astronaute. Sveukupno, Nelson misli da su ove metode do sada neučinkovite, zbog velikih količina nabijenih čestica koje se nalaze u kozmičkom zračenju. To je dodatno pojačano činjenicom da biološke intervencije mogu stvoriti strašne nuspojave - a vi biste željeli spriječiti astronaute da jednom tjedno u svoje tijelo ubrizgavaju nešto strašno.

I Nelson i Donoviel ponavljaju da NASA trenutno ne može poslati ljude na Mars i još uvijek se pouzdano drži tri posto rizika od razvoja raka kasnije u životu. To svakako ne znači da će se istraživanja zaustaviti - ali ako agencija namjerava staviti čizme na crveni planet do kraja 2030-ih, oni imaju mnogo više posla za rješavanje zagonetke zračenja u svemiru.