Kuvan luotto: NASA
NASA: lla on mysteeri ratkaistavana: Voivatko ihmiset mennä Marsille vai eivät?
"Kyse on säteilystä", sanoo Frank Cucinotta NASA: n avaruussäteilyn terveysprojektista Johnson Space Centerissä. "Tiedämme, kuinka paljon säteilyä on siellä odottamassa meitä maan ja Marsin välillä, mutta emme ole varmoja siitä, kuinka ihmiskeho reagoi siihen."
NASA-astronautit ovat olleet avaruudessa, poissa ja päällä 45 vuotta. Muutamia nopeita kuun retkiä lukuun ottamatta, he eivät ole koskaan viettäneet paljon aikaa kaukana maasta. Syvä tila on täynnä aurinkosähkön protoneja, vastasyntyneen mustien reikien gammasäteitä ja räjähtävien tähtien kosmisia säteitä. Pitkä matka Marsiin, jolla ei ole lähellä mitään suurta planeettaa estämään tai siirtämään säteilyä, tulee olemaan uusi seikkailu.
NASA punnitsee säteilyvaaran syöpäriskiyksiköissä. Terveellä 40-vuotiaalla tupakoimattomalla amerikkalaisella miehellä on (huikeat) 20% mahdollisuus kuolla syöpään. Se on, jos hän pysyy maan päällä. Jos hän matkustaa Marsiin, riski kasvaa.
Kysymys on, kuinka paljon?
"Emme ole varmoja", Cucinotta sanoo. Vuonna 2001 tehdyn tutkimuksen mukaan ihmisiä, jotka altistuvat suurille säteilyannoksille - esimerkiksi Hiroshiman atomipommin selviytyjät ja ironista kyllä, syöpäpotilaat, joille on tehty sädehoito - lisätty riski 1000 päivän Mars-operaatiolle on välillä 1–19%. . "Todennäköisin vastaus on 3,4%", sanoo Cucinotta, "mutta virhepalkit ovat leveät."
Kertoimet ovat vielä huonommat naisilla, hän lisää. "Rintojen ja munasarjojen vuoksi riski naispuolisiin astronauteihin on melkein kaksinkertainen riski miehille."
Tutkimuksen suorittaneet tutkijat olettivat, että Mars-alus rakennettaisiin ”pääosin alumiinista, kuten vanha Apollon komentoyksikkö”, Cucinotta kertoo. Avaruusaluksen iho absorboi noin puolet sitä lyövästä säteilystä.
”Jos ylimääräinen riski on vain muutama prosentti? olemme kunnossa. Voisimme rakentaa avaruusaluksen käyttämällä alumiinia ja suunnata Marsiin. ” (Alumiini on suosikki materiaali avaruusalusten rakentamisessa, koska se on kevyt, vahva ja tuttu insinööreille ilmailualan pitkien vuosikymmenien käytöstä.)
"Mutta jos se on 19%? 40 jokaisella astronautillamme olisi 20% + 19% = 39% mahdollisuus kehittää elämän päättyvä syöpä palattuaan Maahan. Se ei ole hyväksyttävää. "
Virhepalkit ovat suuria, Cucinotta toteaa syystä. Avaruussäteily on ainutlaatuinen sekoitus gammasäteitä, korkeaenergisia protoneja ja kosmisia säteitä. Monien tutkimusten perustana olevat atomipommi-räjähdykset ja syöpähoito eivät korvaa "todellista".
Suurin uhka astronautteille matkalla Marsiin on galaktiset kosmiset säteet - tai ”GCR: t”. Nämä ovat hiukkasia, jotka on kiihdytetty melkein valonopeuteen etäisillä supernoova-räjähdyksillä. Vaarallisimmat GCR: t ovat raskaita ionisoituja ytimiä, kuten Fe + 26. "Ne ovat paljon energisiä (miljoonia MeV) kuin tyypilliset protonit, joita auringonvalon kiihdytys kiihdyttää (kymmeniä satoja MeV)", toteaa Cucinotta. GCR: t tynnyrivät avaruusalusten ihon läpi ja ihmiset pitävät pienistä tykkipalloista, rikkovat DNA-molekyylien juosteet, vahingoittavat geenejä ja tappavat soluja.
Astronautit ovat harvoin kokenut täyden annoksen näistä syvän avaruuden GCR-laitteista. Tarkastellaan kansainvälistä avaruusasemaa (ISS): se kiertää vain 400 km maanpinnan yläpuolella. Maapallon ruumis, joka uhkaa suurta, sieppaa noin kolmanneksen GCR: stä ennen kuin ne saavuttavat ISS: n. Toinen kolmasosa on maapallon magneettikentän ohjaama. Avaruussukkula-astronautit nauttivat samanlaisista alennuksista.
Kuulle matkustavat Apollon astronautit absorboivat suurempia annoksia - noin 3-kertaisesti ISS-tasoon nähden -, mutta vain muutaman päivän maapallon ja kuu-risteilyn aikana. GCR: t ovat saattaneet vahingoittaa silmiään, toteaa Cucinotta. Matkalla kuuhun Apollo-miehistöt ilmoittivat kosmisen säteen välähdyksiä verkkokalvossaan, ja nyt, monta vuotta myöhemmin, joillekin heistä on kehittynyt kaihi. Muuten he eivät näytä kärsineen paljon. ”Muutama päivä siellä” on todennäköisesti turvallista ”, Cucinotta päättää.
Mutta Marsiin matkustavat astronautit ovat ”siellä” vähintään vuoden ajan. "Emme voi vielä luotettavasti arvioida, mitä kosmiset säteet tekevät meille, kun olemme alttiina niin kauan", hän sanoo.
Selvitys on NASA: n uuden avaruus säteilylaboratorion (NSRL) tehtävä, joka sijaitsee Yhdysvaltain energiaministeriön Brookhavenin kansallisessa laboratoriossa New Yorkissa. Se avattiin lokakuussa 2003. "NSRL: llä on hiukkaskiihdyttimiä, jotka voivat simuloida kosmisia säteitä", Cucinotta selittää. Tutkijat paljastavat nisäkässolut ja -kudokset hiukkassäteille ja tutkivat sitten vauriot. "Tavoitteena on vähentää riskiarvioidemme epävarmuus vain muutamaan prosenttiin vuoteen 2015 mennessä."
Kun riskit ovat tiedossa, NASA voi päättää millaisen avaruusaluksen rakentaa. On mahdollista, että tavalliset rakennusmateriaalit, kuten alumiini, ovat tarpeeksi hyviä. Jos ei, "olemme jo löytäneet joitain vaihtoehtoja", hän sanoo.
Entä muovista valmistettu avaruusalus?
"Muovit ovat rikkaita vedyllä - elementti, joka tekee hyvää työtä absorboiden kosmisia säteitä", Cucinotta selittää. Esimerkiksi polyeteeni, josta valmistetaan saman materiaalin roskapussit, imee 20% enemmän kosmisia säteitä kuin alumiini. Marshallin avaruuslentokeskuksessa kehitetty vahvistetun polyeteenin muoto on 10 kertaa vahvempi kuin alumiini ja myös kevyempi. Tästä voi tulla valittua materiaalia avaruusalusten rakentamisessa, jos se voidaan tehdä riittävän halvalla. "Vaikka emme rakenna koko avaruusalusta muovista", toteaa Cucinotta, "voisimme silti käyttää sitä suojaamaan avainalueita, kuten miehistötiloja." Itse asiassa tämä tehdään jo ISS: ssä.
Jos muovi ei ole tarpeeksi hyvä, voidaan tarvita puhdasta vetyä. Punta puntaa varten, nestemäinen vety estää kosmiset säteet 2,5 kertaa paremmin kuin alumiini. Jotkut edistyneet avaruusalusten mallit vaativat suuria nestemäisen vetypolttoainesäiliön säiliöitä, joten ”voisimme suojata miehistöä säteilyltä käärimällä polttoainesäiliön heidän asuintilansa ympärille”, spekulaatio Cucinotta.
Voivatko ihmiset mennä Marsille? Cucinotta uskoo niin. Mutta ensin "meidän on selvitettävä, kuinka paljon säteilyä kehomme pystyvät käsittelemään ja millaista avaruusalusta meidän on rakennettava". Maan laboratorioissa työ on jo alkanut.
Alkuperäinen lähde: NASA Science Story
