Sinaran Ruang Sedang Menghentikan Kami Dari Menghantar Manusia ke Marikh

Bahaya yang tidak diingini mengancam angkasawan manusia yang masuk ke dalam ruang yang mendalam. Sesetengahnya, seperti asteroid, jelas dan boleh dielakkan dengan beberapa LIDAR yang layak. Lain-lain tidak. Di bahagian atas senarai yang tidak begitu banyak adalah sinaran ruang, sesuatu yang NASA kini disediakan untuk melindungi penjelajah dari semasa mengangkut mereka ke Marikh. Persekitaran radiasi di luar magnetosfera tidak kondusif untuk hidup, bermakna menghantar angkasawan di luar sana tanpa perlindungan setara dengan menghantar mereka ke azab mereka.

Walaupun kami telah menghantar angkasawan ke ruang angkasa lebih dari setengah abad sekarang, sebahagian besar misi ini telah dibatasi untuk mengorbit ke orbit Bumi rendah - antara 99 dan 1,200 batu di ketinggian. Medan magnet bumi - yang memanjangkan beribu-ribu batu ke angkasa - melindungi planet ini daripada dipukul kepala oleh zarah solar tenaga tinggi yang bergerak lebih dari satu juta batu sejam.

Terdapat tiga sumber radiasi ruang yang besar, dan mereka semua menimbulkan risiko tertentu yang tidak selalu dapat dijangkakan atau dilindungi. Yang pertama ialah radiasi terperangkap. Sesetengah zarah tidak dapat dipisahkan oleh medan magnet bumi. Sebaliknya, mereka terperangkap dalam salah satu daripada dua cincin magnet yang besar di sekeliling Bumi, dan berkumpul bersama sebagai sebahagian daripada sabuk radiasi Van Allen. NASA hanya perlu bertanding dengan tali pinggang Van Allen semasa misi Apollo.

Sumber kedua ialah sinaran kosmik galaksi, atau GCR, yang berasal dari luar sistem suria. Atom-atom terion ini bergerak pada dasarnya kelajuan cahaya, walaupun medan magnet bumi juga dapat melindungi planet dan objek di orbit Bumi rendah dari GCR.

Sumber terakhir adalah dari peristiwa zarah solar, yang merupakan suntikan besar zarah energetik yang dihasilkan oleh matahari. Terdapat perbezaan antara angin suria yang biasanya dipancarkan oleh matahari, yang mengambil masa satu hari untuk sampai ke Bumi, dan peristiwa intensiti yang lebih tinggi yang memukul kita dalam masa 10 minit. Selain menghasilkan jumlah radiasi yang berpotensi maut bagi para angkasawan, SPE kadang-kadang boleh tidak dapat diprediksi, menjadikan sukar para saintis dan jurutera NASA untuk membangunkan langkah-langkah perlindungan terhadap mereka.

NASA meneliti radiasi ruang cara majikan menentukan risiko yang boleh diterima untuk pekerja mereka - mereka tidak akan membahagikan angkasawan kepada risiko pekerjaan untuk mengembangkan kanser di luar ambang tertentu. Untuk membangunkan penilaian ini, NASA melihat beberapa faktor yang berbeza, dari mana kru akan pergi, sejauh mana matahari mereka akan, apa kitaran solar akan kelihatan pada masa itu untuk apa jenis kapal dan melindungi mereka ' bekerja semula dengan. Pasukan ahli biologi mengkaji kesan fisiologi apa-apa pada perjalanan tertentu dan menggunakan model komputer untuk meludahkan penilaian risiko pekerjaan.

Bagi NASA, risiko yang boleh diterima bermakna risiko kenaikan kanser sebanyak tiga peratus.

Tetapi mengurangkan risiko kanser bukan satu-satunya masalah. Masalah yang paling biasa adalah mual - tidak begitu buruk jika anda berada dalam kapal angkasa dengan beg barf dekat, tetapi cukup berbahaya jika anda keluar berjalan-jalan dan semua yang anda ada adalah saman ruang untuk menangkap muntah anda. Sistem kekebalan seseorang juga mungkin terkena selama beberapa hari atau minggu, dan menangkap jangkitan di luar sana di dalam mati segala-galanya tidak ada bueno.

Sekarang ini, perkara terbesar yang kita ada untuk melindungi angkasawan dari sinaran angkasa - terutamanya GCR - adalah pelindung material. Ini berfungsi dengan baik, tetapi kita tidak tahu betapa tebal perlindungan harus berada di kapal yang terikat di Marikh. Terlalu tebal, dan ia harganya mahal untuk mendapatkan kapal keluar dari angkasa, apalagi ke stratosfera. Terlalu kurus dan krew menderita. Bahkan, perisai nipis sebenarnya boleh menyebabkan peningkatan radiasi sekunder. Itulah sebabnya aluminium menjadi bahan pilihan - ia cukup kuat untuk memecahkan zarah-zarah sinaran kosmik, tetapi cukup ringan untuk kapal angkasa untuk perjalanan dengan cekap dengan.

Tetapi NASA telah menghantar angkasawan ke bulan dan kembali - melalui sabuk Van Allen, tidak kurang - dan tiada siapa yang mati. Bukankah itu bermakna kita sudah mendapat keseluruhan benda sinar kosmik yang digambarkan?

Tidak cukup. Kesan radiasi ruang bergantung kepada pendedahan - semakin lama anda berada di luar angkasa, semakin banyak risiko. Misi Apollo mengambil masa tiga hari untuk sampai ke bulan. Krew untuk Apollo 11 telah pulang ke rumah lapan hari selepas tenggelam. Misi untuk misi Marikh adalah pada skala tahun. "Terdapat dua kelas misi Marikh yang berbeza," kata Gregory Nelson, seorang penyelidik di Universiti Loma Linda yang pakar dalam kesan fisiologi radiasi ruang. "Salah satu daripada mereka akan sampai ke sana lebih cepat supaya anda boleh tinggal lebih lama di permukaan Marikh. Saya fikir itu 500 hari dan anda kembali dengan cepat. Dalam versi lain, anda pergi seperti 900-beberapa hari. "Nelson berkata kru yang pergi ke Marikh mungkin akan terdedah kepada satu kelabu radiasi - lebih 277 kali dos pendedahan radiasi bernilai normal pada Bumi.

Risiko membangunkan kanser atau terdedah kepada jumlah radiasi yang membunuh meningkat secara eksponen dalam jangka masa itu. Perisai aluminium mudah tidak akan memotongnya. Terdapat beberapa saintis teknologi baru yang sedang belajar dan menguji yang mungkin terbukti membantu, bagaimanapun.

Salah satu konsep yang dipanggil "perisai aktif" di mana anda membuat medan magnet buatan melalui magnet superkonduktor. Malangnya, seperti yang dikatakan Nelson, teknologi tersebut memerlukan terlalu banyak kuasa. "Anda perlu terbang kraf ruang berat yang lain dan bekalan kuasa untuk menjadikannya berfungsi," katanya. Ada saintis yang melihat bidang yang lebih kecil untuk melindungi individu atau kenderaan darat. Tetapi menurut Nelson, perisai aktif adalah "tidak terbukti."

"Masalahnya," katanya, "adalah zarah datang ke semua arah pada masa yang sama, jadi ia tidak seperti meletakkan tangan anda dan menyekat pandangan anda mengenai matahari akan cukup."

Idea lain adalah untuk benar-benar campur tangan di peringkat biologi itu sendiri. Idea yang sedang dikaji dan diuji ialah penggunaan antioksidan dalam kepekatan yang besar yang mungkin ditadbir selepas kejadian solar yang buruk. Nelson memetik kajian untuk memanfaatkan sebatian vitamin E, atau nutrien yang terdapat di blueberries, strawberi, atau wain merah. Dorit Donoviel, timbalan ketua saintis di Institut Penyelidikan Biomedikal Angkasa Negara, sedang menjalankan sesuatu yang serupa dengan mengenal pasti sebatian potensi yang mungkin dapat mencegah pembentukan tumor tempatan akibat peristiwa radiasi tertentu, melalui ujian klinikal pada pesakit kanser peringkat akhir.

Malangnya, kebanyakan kajian ini bergantung pada model tetikus atau manusia yang tidak mewakili tubuh yang sihat dan fit yang mendefinisikan hampir semua angkasawan. Secara keseluruhannya, Nelson berpendapat kaedah-kaedah ini tidak begitu cekap, disebabkan jumlah zarah yang tinggi yang terdapat dalam sinaran kosmik. Ini dikompaun oleh fakta bahawa campur tangan biologi boleh mencipta kesan sampingan yang mengerikan - dan anda ingin menyimpan astronot daripada menyuntik sesuatu yang mengerikan ke dalam badan mereka setiap minggu.

Kedua-dua Nelson dan Donoviel mengulangi bahawa pada masa ini, NASA tidak dapat menghantar orang ke Marikh dan masih yakin akan bertahan tiga peratus risiko kanser di kemudian hari. Itu tentunya tidak bermakna penyelidikan akan berhenti - tetapi jika agensi bercadang untuk meletakkan but pada planet merah menjelang akhir tahun 2030-an, mereka mempunyai lebih banyak kerja untuk menyelesaikan teka-teki radiasi ruang.