Космическото лъчение ни спира тихо от изпращането на хората на Марс

Непоносимите опасности заплашват човешките астронавти да пътуват в дълбокия космос. Някои от тях, като астероидите, са очевидни и могат да бъдат избегнати с някакъв приличен LIDAR. Други не са. На върха на не толкова много списъка е космическата радиация, нещо, което НАСА вече е подготвило да защити изследователите, докато ги пренася на Марс. Радиационната среда извън магнитосферата не е благоприятна за живота, което означава, че изпращането на астронавти без защита е равносилно на изпращането им на гибел.

Докато изпращаме астронавти в космоса вече повече от половин век, по-голямата част от тези мисии са ограничени до пътуване в ниска околоземна орбита - между 99 и 1200 мили височина. Магнитното поле на Земята, което се простира на хиляди километри в космоса, предпазва планетата от удар от главата на високоенергийните слънчеви частици, които пътуват над един милион мили в час.

Има три големи източника на космическа радиация и всички те представляват известен риск, който не винаги може да бъде предвиден или защитен. Първият е задържана радиация. Някои частици не се отклоняват от магнитното поле на Земята. Вместо това, те са хванати в един от големите два магнитни пръстена около Земята и се натрупват заедно като част от радиационните колани на Ван Алън. НАСА трябваше да се бори само с коланите на Ван Алън по време на мисиите на Аполо.

Вторият източник е галактическата космическа радиация, или GCR, която произхожда от извън слънчевата система. Тези йонизирани атоми пътуват основно със скоростта на светлината, въпреки че магнитното поле на Земята също може да защити планетата и обектите в ниска земна орбита от ГКЛ.

Последният източник е от събития от слънчеви частици, които са огромни инжекции, енергийни частици, произведени от слънцето. Има разлика между слънчевите ветрове, които обикновено се излъчват от Слънцето, които отнемат около един ден, за да стигнат до Земята, и тези събития с по-висока интензивност, които ни удариха в рамките на 10 минути. Освен че произвежда потенциално смъртоносно количество радиация за астронавтите, SPE понякога може да бъде диво непредсказуемо, което затруднява учени и инженери на НАСА да разработят защитни мерки срещу тях.

НАСА изследва космическото лъчение така, както работодателите определят приемливите рискове за своите служители - те няма да подлагат астронавтите на професионален риск от развитие на рак над определен праг. За да разработи тази оценка, НАСА разглежда вълна от различни фактори, откъдето ще отиде екипажът, колко далеч от слънцето ще бъдат те, как ще изглежда слънчевият цикъл през това време до какъв кораб и как да го защитят. работя с. Екип от биолози проучва какви физиологични ефекти могат да възникнат при всяко пътуване и използва компютърни модели, за да изплюе оценките на професионалния риск.

За НАСА приемливият риск означава 3% допълнителен риск от рак.

Но намаляването на риска от рак не е единственият въпрос. Най-често срещаният проблем е гадене - не е толкова лошо, ако сте в космически кораб с близки чанти, но е доста опасно, ако сте на разходка в пространството и всичко, което имате, е космически костюм, за да хванете вашето повръщане. Имунната система на човек също може да удари няколко дни или седмици, а заразяването на инфекция там, в мъртвите на всичко, не е буено.

В момента най-голямото нещо, което имаме за защита на астронавтите от космическата радиация - особено GCR - е материалната защита. Това работи доста добре, но не знаем колко дебела трябва да бъде защитата на кораба, свързан с Марс. Твърде дебел и е твърде висок, за да извадиш кораба в космоса, да не говорим за стратосферата. Твърде тънка и екипажът страда. Всъщност тънките щитове всъщност могат да доведат до увеличаване на вторичното излъчване. Ето защо алуминият е материал за избор - той е достатъчно здрав, за да раздели частиците на космическите лъчи, но достатъчно лек, за да може корабът да пътува ефективно.

Но НАСА е изпратила астронавти на Луната и обратно - през коланите на Ван Алън, и никой не е умрял. Това не означава ли, че вече сме открили цялото нещо в космическия лъч?

Не точно. Ефектите от космическата радиация зависят от експозицията - колкото по-дълго сте в космоса, толкова повече сте изложени на риск. Мисиите на Аполо отнеха около три дни, за да стигнат до Луната. Екипажът за Аполо 11 беше обратно у дома осем дни след излитането. Времевата рамка за мисии на Марс е в мащаб от години, "Има две различни категории мисии на Марс", казва Грегъри Нелсън, изследовател в Университета Лома Линда, който специализира във физиологичните ефекти на космическата радиация. - Един от тях ще стигне до там по-бързо, за да остане по-дълго на повърхността на Марс. Мисля, че това са 500 дни и ти се връщаш бързо. В другата версия сте изчезнали около 900 дни. Нелсън казва, че екипаж, който отива на Марс, вероятно ще бъде изложен на около една сива радиация - над 277 пъти по-висока от нормалната година на радиационно излагане на Земята.

Рискът от развитие на рак или излагане на смъртоносно количество радиация нараства експоненциално през този период. Простото алуминиево покритие няма да го отреже. Има обаче някои учени, които се занимават с нови технологии и изучават и тестват, които обаче могат да се окажат полезни.

Едната е концепция, наречена "активно екраниране", в която създавате изкуствено магнитно поле чрез свръхпроводящи магнити. За съжаление, както казва Нелсън, тези технологии изискват твърде много власт. "Ще трябва да прекараш цял друг тежък космически кораб и електрозахранване, за да работи," казва той. Има учени, които търсят да генерират по-малки полета, за да предпазят хората или наземните превозни средства. Но според Нелсън, активното екраниране е "недоказано".

"Проблемът," казва той, "е, че частиците идват във всички посоки едновременно, така че не е като да сложиш ръката си навън и да блокираш изгледа на слънцето, ще бъде достатъчно."

Друга идея е действително да се намеси на самото биологично ниво. Една идея, която в момента се изучава и тества, е използването на антиоксиданти в големи концентрации, които могат да се прилагат след лошо слънчево събитие. Нелсън цитира проучвания за овладяване на витамин Е съединения или хранителни вещества, открити в боровинки, ягоди или червено вино. Дорит Довоиел, заместник главен учен в Националния институт за космически биомедицински изследвания, работи върху нещо подобно, като идентифицира потенциални съединения, които биха могли да предотвратят образуването на локален тумор поради специфични радиационни събития, чрез клинични проучвания при пациенти с рак на късен етап.

За съжаление, повечето от тези проучвания разчитат на миши модели или хора, които не представляват здравословното състояние, което определя почти всички астронавти. Като цяло, Нелсън смята, че тези методи са досега неефективни, поради големите количества заредени частици, открити в космическата радиация. Това се усложнява от факта, че биологичните интервенции могат да създадат ужасни странични ефекти - и бихте искали астронавтите да не се налага да инжектират нещо ужасно в техните тела на седмична база.

И Нелсън, и Доновиел потвърждават, че понастоящем НАСА не е в състояние да изпрати хора на Марс и все още уверено се придържа към три процента риск от развитие на рак по-късно в живота. Това със сигурност не означава, че научните изследвания ще спрат - но ако агенцията възнамерява да постави ботуши на червената планета до края на 30-те години, те имат още много работа за решаване на космическия радиационен пъзел.