Космічна радіація тихо зупиняє нас від відправки людей на Марс

У численних небезпеках загрожують людські космонавти, що подорожують у глибокий космос. Деякі з них, як, наприклад, астероїди, очевидні, і їх можна уникнути за допомогою пристойного LIDAR. Інші не є. У верхній частині не так багато списку - космічне випромінювання, те, що НАСА тепер готово захистити дослідників від перевезення їх на Марс. Радіаційна обстановка поза магнітосферою не сприяє життю, тобто відправлення астронавтів без захисту є еквівалентом відправлення їх до їхньої приреченості.

Поки ми відправляли астронавтів у космос вже більше півстоліття, переважна більшість цих місій обмежувалася поїздкою на низьку орбіту Землі - від 99 до 1200 миль у висоту. Магнітне поле Землі, яке простягається на тисячі кілометрів у космос, захищає планету від удару головою на високих енергіях сонячних частинок, що пересуваються на мільйон миль на годину.

Є три великих джерела космічного випромінювання, і всі вони представляють певну кількість ризику, проти якого завжди можна передбачити або захистити. Першим є захоплене випромінювання. Деякі частинки не відхиляються магнітним полем Землі. Натомість вони опинилися в пастці одного з двох великих магнітних кілець, що оточують Землю, і накопичуються разом, як частина радіаційних поясів Ван Аллена. НАСА лише доводилося боротися з поясами Ван Аллена під час місій Аполлона.

Друге джерело - галактичне космічне випромінювання, або GCR, яке походить з-поза Сонячної системи. Ці іонізовані атоми подорожують в основному зі швидкістю світла, хоча магнітне поле Землі також здатне захистити планету і об'єкти на низькій орбіті Землі від ГКР.

Останнім джерелом є події сонячних частинок, які є величезними ін'єкціями енергетичних частинок, що виробляються сонцем. Існує різниця між сонячними вітрами, які, як правило, випромінюються сонцем, які займуть близько дня, щоб дістатися до Землі, і подіями більш високої інтенсивності, які вразили нас протягом 10 хвилин. Крім виробництва потенційно смертельної кількості радіації для космонавтів, SPE іноді може бути дико непередбачуваним, що ускладнює для вчених та інженерів НАСА розробку захисних заходів проти них.

НАСА досліджує космічне випромінювання, як роботодавці визначають прийнятні ризики для своїх співробітників - вони не піддадуть космонавтам ризик розвитку раку за певним порогом. Щоб розробити цю оцінку, NASA вивчає безліч різних факторів, звідки піде екіпаж, наскільки вони будуть від сонця, яким буде виглядати сонячний цикл у той час, до якого типу корабля і що вони захищають. з роботою. Команда біологів досліджує, які фізіологічні ефекти можуть бути в будь-якій даній поїздці, і використовує комп'ютерні моделі для висвітлення оцінки професійного ризику.

Для НАСА прийнятний ризик означає трипроцентний ризик виникнення раку.

Але пом'якшення ризику виникнення раку не є єдиним питанням. Найбільш поширеною проблемою є нудота - не так вже й погано, якщо ви знаходитесь у космічному апараті з поручнями, але дуже небезпечно, якщо ви знаходитесь на прогулянці, і все, що у вас є, - це космічний костюм, який ловить вашу блювоту. Імунна система може також потрапити на кілька днів або тижнів, а зараження інфекцією там, де мертвий, все не буено.

Зараз найбільша річ, яку ми маємо для захисту космонавтів від космічного випромінювання - зокрема, GCR - є захистом матеріалів. Це працює досить добре, але ми не знаємо, наскільки щільною має бути захист на судні, пов'язаному з Марсом. Надто товста, і це коштує непомірно, щоб вивести корабель у космос, не кажучи вже про стратосферу. Занадто тонкий і екіпаж страждає. Насправді, тонкі щити можуть насправді призвести до збільшення кількості вторинного випромінювання. Саме тому алюміній був матеріалом вибору - достатньо міцний, щоб розірвати частинки космічних променів, але достатньо легкі, щоб космічні апарати могли ефективно подорожувати.

Але НАСА відправила астронавтів на Місяць і назад - через пояси Ван Аллена, не менше - і ніхто не помер. Хіба це не означає, що ми вже отримали все це космічні промені?

Не зовсім. Вплив космічного випромінювання залежить від експозиції - чим довше ви знаходитесь у космосі, тим більше ви ризикуєте. Місії Apollo зайняли близько трьох днів, щоб дістатися до Місяця. Екіпаж для Apollo 11 Повернувся додому через вісім днів після зльоту. Терміни для місій Марса - за шкалою років. "Існує два різних класу місій Марса", - говорить Грегорі Нельсон, дослідник університету Лома Лінда, який спеціалізується на фізіологічних ефектах космічного випромінювання. «Один з них швидше дістанеться, щоб ви могли довше залишатися на поверхні Марса. Я думаю, що це 500 днів, і ви швидко повернетеся. В іншій версії, ви пішли, як 900 днів. »Нельсон каже, що екіпаж, що йде на Марс, буде, ймовірно, підданий приблизно одному сірому випромінюванню - більш ніж у 277 разів більше дози нормального року радіаційного опромінення на Землі.

Ризики розвитку раку або летального випромінювання збільшуються в геометричній прогресії. Простий алюмінієвий захист не вирізатиме. Існують деякі науковці з нових технологій, які вивчають і тестують, що може виявитися корисним.

Одним з них є поняття, яке називається «активним екрануванням», в якому ви створюєте штучне магнітне поле через надпровідні магніти. На жаль, як каже Нельсон, ці технології вимагали занадто великої потужності. "Вам доведеться літати цілий інший важкий космічний корабель і енергопостачання, щоб він працював", говорить він. Є вчені, які шукають створення невеликих полів для захисту окремих людей або наземних транспортних засобів. Але, за словами Нельсона, активне екранування «недоведене».

"Проблема, - каже він, - що частинки приходять у всіх напрямках одночасно, так що це не схоже на те, щоб витягнути руку і заблокувати ваш погляд на сонце буде достатньо".

Інша ідея полягає в тому, щоб фактично втрутитися на самому біологічному рівні. В даний час вивчається і випробовується ідея використання антиоксидантів у великих концентраціях, які можна вводити після поганого сонячного явища. Нельсон наводить дослідження щодо використання сполук вітаміну Е або поживних речовин, що містяться в чорниці, полуниці або червоному вині. Доріт Доновіль, заступник головного наукового співробітника Національного інституту космічних біомедичних досліджень, працює над тим, щоб визначити потенційні сполуки, які можуть запобігти формуванню місцевих пухлин через специфічні радіаційні події, через клінічні дослідження на ранніх стадіях.

На жаль, більшість цих досліджень покладаються на моделі миші або люди, які не представляють здорову, підходящу стадію, яка визначає майже всіх астронавтів. В цілому, Нельсон вважає, що ці методи поки що неефективні, через велику кількість заряджених частинок, знайдених у космічному випромінюванні. Це посилюється тим фактом, що біологічні втручання можуть створювати жахливі побічні ефекти - і ви хочете, щоб космонавти не мали необхідності вводити щось жахливе у свої тіла щотижня.

І Нельсон, і Доновіел повторюють, що в даний час НАСА не в змозі посилати людей на Марс і до цих пір впевнено дотримуватися трьох відсотків ризику розвитку раку пізніше в житті. Це, звичайно, не означає, що дослідження зупиняться - але якщо агентство має намір поставити черевики на червону планету до кінця 2030-х років, то їм доведеться зробити ще багато роботи, щоб вирішити проблему космічної радіації.