Bức xạ không gian đang lặng lẽ ngăn chúng ta gửi con người lên sao Hỏa

Những mối nguy hiểm tiềm ẩn đe dọa các phi hành gia của con người du hành vào vũ trụ. Một số trong số này, như các tiểu hành tinh, là hiển nhiên và có thể tránh được với một số LIDAR phong nha. Những người khác aren. Đứng đầu danh sách không quá nhiều là bức xạ không gian, hiện tại NASA đang chuẩn bị để bảo vệ các nhà thám hiểm trong khi đưa họ lên Sao Hỏa. Môi trường bức xạ bên ngoài từ quyển không có lợi cho sự sống, có nghĩa là gửi các phi hành gia ra khỏi đó mà không có sự bảo vệ tương đương với việc gửi chúng đến sự diệt vong của họ.

Trong khi chúng tôi đã gửi phi hành gia vào không gian trong hơn nửa thế kỷ nay, đại đa số những nhiệm vụ đã được giới hạn để đi du lịch vào quỹ đạo trái đất thấp - giữa 99 và 1.200 dặm trong độ cao. từ trường của Trái đất - kéo dài hàng ngàn dặm vào không gian - bảo vệ hành tinh này khỏi bị đánh vào đầu-on của các hạt năng lượng mặt trời năng lượng cao đi du lịch trên một triệu dặm một giờ.

Có ba nguồn phóng xạ không gian lớn, và tất cả chúng đều gây ra một số rủi ro nhất định mà có thể luôn luôn dự đoán hoặc bảo vệ chống lại. Đầu tiên là bẫy bức xạ. Một số hạt don lồng bị lệch bởi từ trường Earth. Thay vào đó, họ đã bị mắc kẹt ở một trong hai vòng từ lớn bao quanh Trái đất và tích tụ lại với nhau như một phần của vành đai bức xạ Van Allen. NASA chỉ phải đối mặt với vành đai Van Allen trong các nhiệm vụ của tàu Apollo.

Nguồn thứ hai là bức xạ vũ trụ thiên hà, hay còn gọi là GCR, bắt nguồn từ bên ngoài hệ mặt trời. Các nguyên tử bị ion hóa này di chuyển với tốc độ ánh sáng cơ bản, mặc dù từ trường Trái đất cũng có thể bảo vệ hành tinh và các vật thể trong quỹ đạo Trái đất thấp khỏi GCR.

Nguồn cuối cùng là từ các sự kiện hạt mặt trời, đó là những hạt năng lượng khổng lồ được tạo ra bởi mặt trời. Có một sự khác biệt giữa những cơn gió mặt trời thường phát ra từ mặt trời, mất khoảng một ngày để đến Trái đất và những sự kiện cường độ cao hơn này đã tấn công chúng ta trong vòng 10 phút. Bên cạnh việc tạo ra một lượng phóng xạ có khả năng gây chết người cho các phi hành gia, đôi khi, SPE có thể rất khó đoán, gây khó khăn cho các nhà khoa học và kỹ sư của NASA trong việc phát triển các biện pháp bảo vệ chống lại họ.

NASA kiểm tra bức xạ không gian theo cách các nhà tuyển dụng xác định rủi ro chấp nhận được cho nhân viên của họ - họ sẽ không khiến các phi hành gia gặp rủi ro nghề nghiệp phát triển ung thư vượt quá một ngưỡng nhất định. Để phát triển đánh giá này, NASA xem xét một loạt các yếu tố khác nhau, từ nơi một phi hành đoàn sẽ đi, cách mặt trời bao xa, chu kỳ mặt trời sẽ như thế nào trong thời gian đó đến loại tàu nào và che chắn cho họ ' đang làm việc với. Một nhóm các nhà sinh vật học nghiên cứu những tác động sinh lý có thể có trong bất kỳ chuyến đi nào và sử dụng các mô hình máy tính để đưa ra các đánh giá rủi ro nghề nghiệp.

Đối với NASA, rủi ro chấp nhận được có nghĩa là nguy cơ mắc bệnh ung thư vượt quá ba phần trăm.

Nhưng giảm thiểu rủi ro ung thư là vấn đề duy nhất. Vấn đề phổ biến nhất là buồn nôn - không tệ lắm nếu bạn trong một con tàu vũ trụ có túi barf gần đó, nhưng khá nguy hiểm nếu bạn đi ra ngoài không gian và tất cả những gì bạn có là một bộ đồ vũ trụ để gây nôn. Hệ thống miễn dịch của một người khác cũng có thể bị tấn công trong vài ngày hoặc vài tuần, và bị nhiễm trùng ngoài kia trong mọi thứ không phải là bueno.

Ngay bây giờ, điều lớn nhất chúng ta có để bảo vệ các phi hành gia khỏi bức xạ không gian - đặc biệt là GCR - là che chắn vật chất. Điều này hoạt động khá tốt, nhưng chúng tôi không biết việc che chắn cần phải dày như thế nào trên một con tàu trên sao Hỏa. Quá dày, và nó tốn kém rất nhiều để đưa con tàu ra ngoài vũ trụ, chứ đừng nói gì đến tầng bình lưu. Quá gầy và phi hành đoàn phải chịu đựng. Trên thực tế, những tấm khiên mỏng thực sự có thể dẫn đến sự gia tăng lượng bức xạ thứ cấp. Đó là lý do tại sao nhôm là vật liệu được lựa chọn - nó đủ mạnh để phá vỡ các hạt tia vũ trụ, nhưng đủ nhẹ để tàu vũ trụ di chuyển hiệu quả.

Nhưng NASA đã gửi các phi hành gia lên mặt trăng và trở lại - thông qua vành đai Van Allen, không hơn không kém - và không ai chết. Có phải điều đó có nghĩa là chúng ta đã có những thứ tia vũ trụ đã tìm ra?

Không hẳn. Ảnh hưởng của bức xạ không gian phụ thuộc vào phơi nhiễm - bạn càng ở ngoài không gian lâu, bạn càng gặp nhiều rủi ro. Các nhiệm vụ Apollo mất khoảng ba ngày để lên mặt trăng. Phi hành đoàn cho Apollo 11 đã trở về nhà tám ngày sau khi nâng. Khung thời gian cho các nhiệm vụ trên Sao Hỏa có quy mô năm. Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Loma Linda, có hai lớp khác nhau về các nhiệm vụ trên sao Hỏa, chuyên về các tác động sinh lý của bức xạ không gian. Một trong số đó sẽ đến đó nhanh hơn để bạn có thể ở lại lâu hơn trên bề mặt Sao Hỏa. Tôi nghĩ rằng Lừa 500 ngày và bạn quay lại nhanh chóng. Trong phiên bản khác, bạn đã mất khoảng 900 ngày. Một lần, một nhóm phi hành gia tới Sao Hỏa có thể sẽ bị phơi nhiễm với khoảng một màu xám phóng xạ - gấp hơn 277 lần liều tiếp xúc với bức xạ trên Trái đất trong năm bình thường.

Nguy cơ phát triển ung thư hoặc tiếp xúc với lượng phóng xạ gây chết người tăng theo cấp số nhân trong khung thời gian đó. Tấm chắn nhôm đơn giản won won cắt nó. Tuy nhiên, có một số công nghệ mới nổi các nhà khoa học đang nghiên cứu và thử nghiệm có thể hữu ích.

Một là một khái niệm được gọi là che chắn tích cực, trong đó bạn tạo ra một từ trường nhân tạo thông qua các nam châm siêu dẫn. Thật không may, như Nelson nói, những công nghệ đó đòi hỏi quá nhiều năng lượng. Bạn có thể bay một đội tàu vũ trụ hạng nặng và cung cấp năng lượng khác để làm cho nó hoạt động, ông nói. Có những nhà khoa học đang xem xét việc tạo ra các cánh đồng nhỏ hơn để bảo vệ các cá nhân hoặc phương tiện mặt đất. Nhưng theo ông Nelson, việc che chắn tích cực là không được chứng minh.

Vấn đề, theo ông, vấn đề, đó là các hạt xuất hiện ở mọi hướng cùng một lúc, do đó, nó không thích đưa tay ra và chặn tầm nhìn của bạn về mặt trời là đủ.

Một ý tưởng khác là thực sự can thiệp ở cấp độ sinh học. Một ý tưởng hiện đang được nghiên cứu và thử nghiệm là việc sử dụng chất chống oxy hóa ở nồng độ lớn có thể được sử dụng sau một sự kiện mặt trời xấu. Nelson trích dẫn các nghiên cứu khai thác các hợp chất vitamin E, hoặc các chất dinh dưỡng có trong quả việt quất, dâu tây hoặc rượu vang đỏ. Dorit Donoviel, phó nhà khoa học tại Viện nghiên cứu y sinh không gian quốc gia, đang nghiên cứu một thứ tương tự bằng cách xác định các hợp chất tiềm năng có thể ngăn ngừa sự hình thành khối u cục bộ do các sự kiện bức xạ cụ thể, thông qua các thử nghiệm lâm sàng trên bệnh nhân ung thư giai đoạn cuối.

Thật không may, hầu hết các nghiên cứu này đều dựa vào mô hình chuột hoặc con người không phải là đại diện cho vóc dáng khỏe mạnh, phù hợp với hầu hết các phi hành gia. Nhìn chung, Nelson nghĩ rằng các phương pháp này cho đến nay không hiệu quả, do lượng lớn các hạt tích điện được tìm thấy trong bức xạ vũ trụ. Điều này được kết hợp bởi thực tế là các can thiệp sinh học có thể tạo ra các tác dụng phụ khủng khiếp - và bạn muốn giữ các phi hành gia khỏi phải tiêm một thứ gì đó khủng khiếp vào cơ thể họ hàng tuần.

Cả Nelson và Donoviel đều nhắc lại rằng hiện tại, NASA không thể đưa người lên Sao Hỏa và vẫn tự tin dính vào nguy cơ mắc bệnh ung thư ba phần trăm sau này trong đời. Điều đó chắc chắn không có nghĩa là nghiên cứu sẽ dừng lại - nhưng nếu cơ quan này có ý định đưa ủng lên hành tinh đỏ vào cuối những năm 2030, họ còn rất nhiều việc phải làm để giải câu đố bức xạ không gian.