Rumstråling stopper stille os fra at sende mennesker til Mars

Indirekte farer truer menneskelige astronauter, der rejser ind i det dybe rum. Nogle af disse, som asteroider, er indlysende og undgåelige med nogle anstændige LIDAR. Andre er det ikke. Øverst på den ikke så meget liste er rumstråling, er noget NASA på nuværende tidspunkt parat til at beskytte explorere fra, mens de færger dem til Mars. Strålingsmiljøet uden for magnetosfæren er ikke befordrende for livet, hvilket betyder at sende astronauter derude uden beskyttelse svarer til at sende dem til deres død.

Mens vi har sendt astronauter til rummet i over et halvt århundrede nu, har langt de fleste af disse missioner været begrænset til at rejse ind i lav jordens kredsløb - mellem 99 og 1.200 mil i højden. Jordens magnetfelt - som strækker sig tusindvis af miles i rummet - beskytter planeten mod at blive ramt på hovedet af solenergi med høj energi, der rejser over en million miles i timen.

Der er tre store kilder til rumstråling, og de udgør alle en vis risiko, som ikke altid kan forventes eller beskyttes mod. Den første er fanget stråling. Nogle partikler bliver ikke afbøjet af jordens magnetfelt. I stedet er de fanget i en af ​​de to store magnetiske ringe, der omgiver jorden, og akkumuleres sammen som en del af Van Allens strålingsbælter. NASA har kun måttet kæmpe med Van Allen-bælterne under Apollo-missionerne.

Den anden kilde er galaktisk kosmisk stråling, eller GCR, som stammer fra uden for solsystemet. Disse ioniserede atomer rejser i grunden lysets hastighed, selv om jordens magnetfelt også kan beskytte planeten og objekter i lav jordens kredsløb fra GCR.

Den sidste kilde er fra sol partikel begivenheder, som er store injektioner energiske partikler produceret af solen. Der er sondring mellem solvindene, der normalt udsendes af solen, hvilket tager omkring en dag at komme til jorden, og disse højere intensitetshændelser, der rammer os inden for 10 minutter. Udover at producere en potentielt dødelig mængde stråling for astronauter, kan SPE undertiden være vildt uforudsigelige, hvilket gør det svært for NASA-forskere og ingeniører at udvikle beskyttelsesforanstaltninger mod dem.

NASA undersøger rumstråling, som arbejdsgiverne bestemmer acceptable risici for deres medarbejdere - de vil ikke udsætte astronauter for en erhvervsmæssig risiko for at udvikle kræft ud over en bestemt tærskel. For at udvikle denne vurdering ser NASA ud i en masse forskellige faktorer, hvorfra en besætning skal gå, hvor langt fra solen vil de være, hvad solcyklusen vil se ud i løbet af den tid til, hvad slags skib og afskærmning de ' re arbejder med. Et team af biologer studerer, hvad de fysiologiske effekter kan være på en given tur og bruger computermodeller til at spytte arbejdsrisikovurderinger.

For NASA betyder acceptabel risiko en tre procent overskydende levetidsrisiko for kræft.

Men mildrende kræftrisiko er ikke det eneste problem. Det mest almindelige problem er kvalme - ikke så dårligt, hvis du er i et rumfartøj med barf taske i nærheden, men temmelig farligt, hvis du er ude på en rumtur, og alt du har er en pladspakke til at fange din opkast. Din immunforsvar kan også tage et slag i nogle dage eller uger, og at fange en infektion derude i de døde af alt er ingen bueno.

Lige nu er den største ting, vi har for at beskytte astronauter fra rumstråling - især GCR - materialeafskærmning. Det virker ret godt, men vi ved ikke, hvor tyk skærmen skal være på et Mars-bundet skib. For tykt, og det er umuligt at få skibet ud i rummet, endsige i stratosfæren. For tynd og besætningen lider. Faktisk kan tynde skærme faktisk resultere i en øget mængde sekundær stråling. Derfor har aluminium været det valgte materiale - det er robust nok til at bryde kosmiske strålepartikler fra hinanden, men let nok til rumfartøjer til at rejse effektivt med.

Men NASA har sendt astronauter til månen og tilbage - gennem Van Allen-bælterne, ikke mindre - og ingen døde. Betyder det ikke, at vi allerede har fået hele kosmiske stråle ting regnet ud?

Ikke helt. Effekten af ​​rumstråling er afhængig af eksponering - jo længere du er ude i rummet, jo mere er du i fare. Apollo-missionerne tog omkring tre dage at komme til månen. Besætningen for Apollo 11 var tilbage hjemme otte dage efter liftoff. Tidsrammen for Mars missioner er på en skala af flere år. "Der er to forskellige klasser af Mars missioner," siger Gregory Nelson, en forsker ved Loma Linda University, der specialiserer sig i fysiologiske effekter af rumstråling. "En af dem kommer til der hurtigere, så du kan blive længere på Mars-overfladen. Jeg tror det er 500 dage, og du kommer hurtigt tilbage. I den anden version er du væk som 900-nogle dage. "Nelson siger, at et besætningsmedlem, der går til Mars, sandsynligvis vil blive udsat for en grå stråling - over 277 gange den dosis af det normale års værdi for strålingseksponering på jorden.

Risikoen for at udvikle kræft eller udsættes for en dødelig mængde stråling stiger eksponentielt i den tidsramme. Enkel aluminiumafskærmning vil ikke skære den. Der er nogle nye teknologier forskere studerer og tester, der kan vise sig nyttige.

Den ene er et koncept kaldet "aktiv afskærmning", hvor du opretter et kunstigt magnetisk felt gennem superledende magneter. Desværre, som Nelson siger, krævede disse teknologier alt for meget strøm. "Du skal flyve et helt andet tungt rumfartøj og strømforsyning for at få det til at fungere," siger han. Der er forskere, der ser på at generere mindre felter for at beskytte enkeltpersoner eller grundkøretøjer. Men ifølge Nelson er aktiv afskærmning "ubevistet".

"Problemet," siger han, "er partiklerne i alle retninger på samme tid, så det er ikke som at lægge hånden ud og blokere dit syn på solen vil være nok."

En anden ide er faktisk at gribe ind på det biologiske niveau selv. En idé, der aktuelt bliver undersøgt og testet, er brugen af ​​antioxidanter i store koncentrationer, der kan administreres efter en dårlig solhændelse. Nelson nævner undersøgelser for at udnytte E-vitaminforbindelser, eller næringsstoffer, der findes i blåbær, jordbær eller rødvin. Dorit Donoviel, vicedirektør ved det nationale rumbiomedicinske forskningsinstitut, arbejder på noget lignende ved at identificere potentielle forbindelser, som muligvis kan forhindre lokal tumordannelse på grund af specifikke strålingshændelser gennem kliniske forsøg på kræftpatienter i sen stadium.

Desværre er de fleste af disse undersøgelser afhængige af musemodeller eller mennesker, der ikke repræsenterer den sunde, pasformede fysik, som definerer næsten alle astronauter. Generelt mener Nelson, at disse metoder hidtil er ineffektive på grund af de høje mængder ladede partikler, der findes i kosmisk stråling. Dette forværres af, at biologiske indgreb kan skabe forfærdelige bivirkninger - og du vil gerne holde astronauterne fra at skulle injicere noget forfærdeligt i deres kroppe hver uge.

Både Nelson og Donoviel gentager, at NASA i øjeblikket ikke er i stand til at sende folk til Mars og stadig holde sig til en tre procent risiko for at udvikle kræft senere i livet. Det betyder bestemt ikke, at forskningen vil stoppe - men hvis agenturet har til hensigt at sætte støvler på den røde planet inden udgangen af ​​2030'erne, har de meget mere arbejde at gøre for at løse rumstrålepuslespillet.