Vesmírné záření nás klidně zastavuje od vyslání lidí na Mars

Hrozící nebezpečí ohrožuje lidské astronauty cestující do hlubokého vesmíru. Některé z nich, jako asteroidy, jsou zřejmé a lze jim vyhnout s nějakým slušným LIDAREM. Jiní ne. Na vrcholu ne-tolik seznamu je vesmírné záření, něco, co NASA je nyní připravena chránit průzkumníky od chvíle, kdy je převáží na Mars. Radiační prostředí za magnetosférou nevede k životu, což znamená, že vyslání kosmonautů bez ochrany je rovnocenné s jejich vysláním do jejich záhuby.

Zatímco teď už více než půl století posíláme kosmonauty do vesmíru, převážná většina těchto misí byla omezena na cestování na nízkou orbitu Země - ve výšce od 99 do 1200 kilometrů. Magnetické pole Země - které se rozprostírá tisíce mil do vesmíru - chrání planetu před zásahem vysokoenergetických slunečních částic, které se pohybují více než milion mil za hodinu.

Existují tři velké zdroje kosmického záření a všechny představují určité riziko, které nelze vždy předvídat nebo chránit proti němu. První je zachycené záření. Některé částice nejsou magnetickým polem Země vychýleny. Místo toho jsou uvězněni v jednom z velkých dvou magnetických kroužků, které obklopují Zemi, a hromadí se společně jako součást van Allenových radiačních pásů. NASA se musela vyrovnat s Van Allenovými pásy během misí Apollo.

Druhým zdrojem je galaktické kosmické záření, neboli GCR, které pochází ze sluneční soustavy. Tyto ionizované atomy se pohybují v podstatě rychlostí světla, i když magnetické pole Země je také schopno chránit planetu a objekty na nízké oběžné dráze Země z GCR.

Posledním zdrojem jsou události slunečních částic, které jsou obrovskými injekčními energetickými částicemi produkovanými sluncem. Rozlišuje se mezi solárními větry, které obvykle vyzařuje slunce, které trvá asi den, než se dostanou na Zemi, a tyto události s vyšší intenzitou, které nás zasáhnou do 10 minut. Kromě toho, že produkuje potenciálně smrtící množství záření pro astronauty, SPE může být někdy divoce nepředvídatelná, což znesnadňuje vědcům a inženýrům NASA vyvinout ochranná opatření proti nim.

NASA zkoumá kosmické záření tak, jak zaměstnavatelé určují přijatelná rizika pro své zaměstnance - nebudou vystavovat astronauty riziku, že se u nich objeví rakovina nad určitou hranici. Aby bylo možné toto posouzení vyvinout, NASA se dívá na spoustu různých faktorů, odkud bude posádka jít, jak daleko od slunce budou, jak bude sluneční cyklus vypadat během této doby, na jaký typ lodi a stínění budou. práce. Tým biologů studuje, jaké by mohly být fyziologické účinky na danou cestu, a používá počítačové modely k vyplivnutí hodnocení rizik při práci.

Pro NASA znamená přijatelné riziko tři procenta nadměrného celoživotního rizika rakoviny.

Ale zmírnění rizika rakoviny není jediným problémem. Nejčastějším problémem je nevolnost - není to tak špatné, pokud jste v kosmické lodi s taškami barf blízko, ale je to docela nebezpečné, pokud jste venku na procházce ve vesmíru a vše, co potřebujete, je oblek, který by zachytil zvratky. Imunitní systém člověka by mohl také zasáhnout několik dní nebo týdnů a chytání infekce tam venku v mrtvých všeho není bueno.

Největší věc, kterou máme na ochranu kosmonautů před kosmickým vyzařováním - zejména GCR - je hmotné stínění. Funguje to docela dobře, ale nevíme, jak moc musí být stínění na lodi vázané na Mars. Příliš silný a nákladově nepřístupný dostat loď do vesmíru, natož do stratosféry. Příliš hubená a posádka trpí. Ve skutečnosti by tenké štíty mohly mít za následek zvýšené množství sekundárního záření. To je důvod, proč byl hliník materiálem volby - je dostatečně robustní, aby rozbíjel částice kosmického paprsku odděleně, ale dost světla, aby kosmická loď mohla účinně cestovat.

Ale NASA poslala astronauty na Měsíc a zpět - přes Van Allenovy pásy, o nic méně - a nikdo nezemřel. Neznamená to, že jsme už dostali celou věc z kosmického záření?

Ne tak docela. Účinky kosmického záření jsou závislé na expozici - čím déle jste ve vesmíru, tím více riskujete. Mise Apollo trvalo asi tři dny, než se dostali na Měsíc. Posádka pro Apollo 11 bylo osm dní po záchraně doma. Časový rámec pro mise Mars je na stupnici od let. „Existují dvě různé třídy misí na Marsu,“ říká Gregory Nelson, vědecký pracovník na Loma Linda University, který se specializuje na fyziologické účinky kosmického záření. „Jeden z nich se tam dostane rychleji, takže můžete zůstat déle na povrchu Marsu. Myslím, že je to 500 dní a vrátíte se rychle. V druhé verzi jste pryč jako 900 dní. “Nelson říká, že posádka, která jde na Mars, bude pravděpodobně vystavena asi jedné šedivé radiaci - více než 277krát vyšší než je běžné ozáření na Zemi za rok.

Rizika vzniku rakoviny nebo vystavení se smrtelnému množství záření v tomto časovém rámci exponenciálně stoupají. Jednoduché hliníkové stínění to neřeže. Tam jsou některé nové technologie vědci studují a testování, které se mohou ukázat jako užitečné, nicméně.

Jedním z nich je pojem „aktivní stínění“, ve kterém vytvoříte magnetické pole přes supravodivé magnety. Bohužel, jak říká Nelson, tyto technologie vyžadovaly příliš mnoho energie. „Budete muset létat celou jinou těžkou vesmírnou lodí a zdrojem energie, aby to fungovalo,“ říká. Existují vědci, kteří hledají generování menších polí na ochranu jednotlivců nebo pozemních vozidel. Podle Nelsona je však aktivní stínění „neprokázané“.

„Problém,“ říká, „jsou částice najednou ve všech směrech, takže to není jako dát ruku ven a blokovat váš pohled na slunce bude stačit.“

Další myšlenkou je vlastně zasáhnout do samotné biologické úrovně. Myšlenkou, která je v současné době studována a testována, je použití antioxidantů ve velkých koncentracích, které mohou být podávány po špatné sluneční události. Nelson cituje studie o využití sloučenin vitamínu E nebo živin nalezených v borůvkách, jahodách nebo červeném víně. Dorit Donoviel, zástupkyně hlavního vědeckého pracovníka Národního ústavu pro výzkum biomedicínského výzkumu, pracuje na něčem podobném tím, že identifikuje potenciální sloučeniny, které mohou být schopny zabránit lokální tvorbě nádorů v důsledku specifických radiačních událostí, a to prostřednictvím klinických studií na pacientech s pozdním stadiem rakoviny.

Většina těchto studií se bohužel spoléhá na modely myší nebo na lidi, kteří nepředstavují zdravou kondici, která definuje téměř všechny astronauty. Celkově si Nelson myslí, že tyto metody jsou doposud neúčinné vzhledem k velkému množství nabitých částic, které se nacházejí v kosmickém záření. To je umocněno skutečností, že biologické intervence mohou způsobit strašné vedlejší účinky - a chtěli byste nechat astronauty, aby do svých těl každý týden vnesli něco hrozného.

Jak Nelson, tak Donoviel zopakovali, že v současné době NASA není schopna vysílat lidi na Mars a stále s jistotou drží tři procenta rizika vzniku rakoviny později v životě. To jistě neznamená, že se výzkum zastaví - ale pokud agentura hodlá do konce 20. let 20. století nasadit boty na rudou planetu, mají mnohem více práce, než aby vyřešily puzzle vesmírného záření.