Radiația spațială ne oprește liniștit de a trimite oameni pe Marte

Pericolele periculoase periclitează astronauții umani care călătoresc în spațiul adânc. Unele dintre acestea, cum ar fi asteroizii, sunt evidente și pot fi evitate cu niște LIDAR decente. Altele nu sunt. În partea superioară a listei nu se află atât radiația spațială, cât și NASA este pregătită în prezent să protejeze exploratorii de pe urma navigării pe Marte. Mediul de radiații dincolo de magnetosferă nu conduce la viață, ceea ce înseamnă că trimiterea astronauților acolo fără protecție este echivalentă cu trimiterea lor la doom.

În timp ce am trimis astronauții în spațiu de peste o jumătate de secol acum, marea majoritate a acestor misiuni au fost limitate la călătoria pe orbită a Pământului - între 99 și 1.200 de mile în altitudine. Câmpul magnetic al pământului - care se extinde la mii de mile în spațiu - protejează planeta de a fi lovită de particule solare cu energie înaltă care călătoresc peste un milion de mile pe oră.

Există trei mari surse de radiație spațială, toate reprezentând un anumit risc care nu poate fi întotdeauna anticipat sau protejat. Primul este radiația prins. Unele particule nu se deflectă de câmpul magnetic al Pământului. În schimb, sunt prinși într-unul din cele două mari inele magnetice care înconjoară Pământul și se acumulează împreună ca parte a centurilor de radiații Van Allen. NASA a trebuit doar să se confrunte cu centurile Van Allen în timpul misiunilor Apollo.

A doua sursă este radiația cosmică galactică, sau GCR, care provine din afara sistemului solar. Acești atomi ionizați călătoresc la viteza luminii, deși câmpul magnetic al Pământului este, de asemenea, capabil să protejeze planeta și obiectele de pe orbita Pământului de la GCR.

Ultima sursă este din evenimentele cu particule solare, care sunt particule energetice uriașe, generate de soare. Există o distincție între vântul solar emis în mod normal de soare, care durează aproximativ o zi pentru a ajunge pe Pământ, iar aceste evenimente de intensitate mai mare ne-au lovit în 10 minute. Pe lângă producerea unei cantități potențial letale de radiații pentru astronauți, SPE poate fi uneori imprevizibilă, făcând dificil pentru oamenii de știință și inginerii NASA să dezvolte măsuri de protecție împotriva lor.

NASA examinează radiațiile în spațiu în modul în care angajatorii stabilesc riscuri acceptabile pentru angajații lor - nu vor supune astronauții la un risc profesional de a dezvolta cancer peste un anumit prag. Pentru a dezvolta această evaluare, NASA analizează o mulțime de factori diferiți, de unde va merge un echipaj, cât de departe de soare vor fi, de ceea ce ciclul solar va arăta în acel timp la ce fel de navă și de a proteja, cu care lucrezi. O echipă de biologi studiază efectele fiziologice pe o anumită excursie și utilizează modele de calculatoare pentru a scuipa evaluările riscurilor profesionale.

Pentru NASA, riscul acceptabil înseamnă un risc de cancer de peste trei procente pe durata vieții.

Dar atenuarea riscului de cancer nu este singura problemă. Cea mai obișnuită problemă este greața - nu așa de rău dacă sunteți într-o navă spațială cu saci de barf în apropiere, dar destul de periculoasă dacă sunteți pe o plimbare spațială și tot ce aveți este un costum de spațiu pentru a vă prinde voma. Sistemul imunitar al omului ar putea, de asemenea, să ia o lovitură pentru câteva zile sau săptămâni, iar prinderea unei infecții acolo, în moartea a tot ceea ce este, nu este un bueno.

Chiar acum, cel mai mare lucru pe care îl avem pentru protejarea astronauților de radiația spațială - în special GCR - este protecția materială. Acest lucru funcționează destul de bine, dar nu știm cât de gros trebuie să fie ecranul pe o navă legată de Marte. Prea groasă și costul este prohibitiv pentru a scoate nava în spațiu, să nu mai vorbim de stratosferă. Prea subțire și echipajul suferă. De fapt, scuturile subțiri ar putea duce, de fapt, la o cantitate crescută de radiații secundare. De aceea, aluminiu a fost materialul de alegere - este suficient de robust pentru a distruge particulele de raze cosmice, dar suficient de ușor pentru ca navele spațiale să poată călători eficient.

Dar NASA a trimis astronauții la lună și înapoi - prin centurile Van Allen, nu mai puțin - și nimeni nu a murit. Nu înseamnă că deja am reușit să găsim toată chestia cu raze cosmice?

Nu chiar. Efectele radiației spațiului depind de expunere - cu cât mai mult timp în spațiu, cu atât mai mult vă riscați. Misiunile Apollo au durat aproximativ trei zile pentru a ajunge la lună. Echipajul pentru Apollo 11 sa întors acasă la opt zile după eliberare. Timpul pentru misiunile Marte este pe o scară de ani. "Există două clase diferite de misiuni ale lui Marte", spune Gregory Nelson, cercetător la Universitatea Loma Linda, care se specializează în efectele fiziologice ale radiației spațiale. "Unul dintre aceștia va ajunge mai repede acolo, astfel încât să puteți rămâne mai mult pe suprafața lui Marte. Cred că sunt 500 de zile și te întorci repede. In cealalta versiune ai plecat cam 900 de zile. Nelson spune ca un echipaj care merge la Marte ar fi probabil expus la aproximativ un gri de radiatii - peste 277 de ori mai mare decat doza de expunere la radiatii pe Pamant de un an normal.

Riscurile de a dezvolta cancer sau de a fi expuse la o cantitate letală de radiații cresc exponențial în acest interval de timp. Simpla ecranare din aluminiu nu o va tăia. Există câteva tehnologii emergente pe care oamenii de știință le studiază și care le-ar putea ajuta.

Unul este un concept numit "ecranare activă" în care creați un câmp magnetic artificial prin intermediul unor magneți supraviețuiți. Din păcate, așa cum spune Nelson, aceste tehnologii necesită o prea mare putere. "Va trebui să zburați o altă întreagă navă spațială și sursa de alimentare pentru a funcționa", spune el. Există oameni de știință care caută generarea de câmpuri mai mici pentru a proteja persoanele sau vehiculele terestre. Dar, potrivit lui Nelson, ecranarea activă este "nedovedită".

"Problema", spune el, "este că particulele vin în toate direcțiile în același timp, așa că nu este ca și cum ai pune mâna și blochezi vederea soarelui va fi de ajuns".

O altă idee este de a interveni de fapt la nivelul biologic însuși. O idee în prezent studiată și testată este utilizarea antioxidanților în concentrații mari care ar putea fi administrate după un eveniment solar rău. Nelson citează studii privind valorificarea compușilor de vitamină E sau nutrienți aflați în afine, căpșuni sau vin roșu. Dorit Donoviel, cercetator stiintific adjunct la Institutul National de Cercetare Biomedicala din Spatiu, lucreaza la ceva asemanator prin identificarea unor compusi potentiali care pot preveni formarea tumorilor locale din cauza unor evenimente specifice de radiatie, prin studiile clinice efectuate pe pacienti cu cancer de stadiu avansat.

Din păcate, majoritatea acestor studii se bazează pe modele de șoareci sau pe oameni care nu reprezintă corpul sănătos, potrivit, care definește aproape toți astronauții. În ansamblu, Nelson crede că aceste metode sunt, până acum, ineficiente, datorită cantităților mari de particule încărcate găsite în radiațiile cosmice. Acest lucru este agravat de faptul că intervențiile biologice pot crea efecte secundare oribile - și doriți să mențineți astronauții să nu injecteze ceva oribil în corpul lor săptămânal.

Atât Nelson, cât și Donoviel reiterează faptul că, în prezent, NASA nu este în măsură să trimită oameni pe Marte și să rămână cu încredere în riscul de apariție a unui cancer de trei procente mai târziu în viață. Asta cu siguranță nu înseamnă că cercetarea se va opri - dar dacă agenția intenționează să pună cizme pe planeta roșie până la sfârșitul anilor 2030, ei au mult mai mult de făcut pentru a rezolva puzzle-ul cu radiații spațiu.