Kujutise krediit: NASA
NASA-l on mõistatus, mida lahendada: kas inimesed saavad Marsile minna või mitte?
"See on kiirguse küsimus," ütleb Frank Cucinotta NASA kosmosekiirguse terviseprojektist Johnsoni kosmosekeskuses. "Me teame, kui palju kiirgust on Maa ja Marsi vahel meid ootamas, kuid me pole kindlad, kuidas inimkeha sellele reageerib."
NASA astronaudid on olnud kosmoses, väljas ja sees, 45 aastat. Välja arvatud mõned kiired retked Kuule, pole nad kunagi veetnud palju aega Maast kaugel. Sügav ruum on täidetud päikesekiirte prootonitega, vastsündinud mustade aukude gammakiirtega ja plahvatavate tähtede kosmiliste kiirtega. Pikk reis Marsile, kus läheduses pole ühtegi suurt planeeti, mis seda kiirgust blokeeriks või suunaks, on uus seiklus.
NASA kaalub kiirgusohtu vähiriski ühikutes. Tervel 40-aastasel suitsetamata ameeriklasest mehel on (ilmatu) 20% tõenäosus surra vähki. See on nii, kui ta jääb Maa peale. Kui ta reisib Marsile, suureneb risk veelgi.
Küsimus on, kui palju?
"Me pole kindlad," ütleb Cucinotta. 2001. aastal läbi viidud uuringu kohaselt, mis hõlmas suuri kiirgusdoose, näiteks Hiroshima aatompommides ellujäänuid ja irooniliselt ironud kiiritusravi läbinud vähktõvega patsiendid, on 1000-päevase Marsi-missiooni lisarisk vahemikus 1–19%. . "Kõige tõenäolisem vastus on 3,4%," ütleb Cucinotta, "kuid vearibad on laiad."
Naistel on koefitsiendid veelgi halvemad, lisab ta. "Rindade ja munasarjade tõttu on naissoost astronautide risk peaaegu kaks korda suurem kui meestel."
Uuringu teinud teadlased eeldasid, et Marsilaev ehitatakse "enamasti alumiiniumist, nagu vana Apollo käsumoodul," ütleb Cucinotta. Kosmoselaeva nahk neelab umbes poole seda tabanud kiirgusest.
“Kui lisarisk on vaid mõni protsent? meil on kõik korras. Me saaksime alumiiniumist ja Marsile suunates kosmoselaeva ehitada. ” (Alumiinium on kosmoselaevade ehituse lemmikmaterjal, kuna see on kerge, tugev ja inseneridele tuttav juba pikkade aastakümnete jooksul lennunduses.)
“Aga kui see on 19%? meie 40-ndal astronaudil on pärast Maale naasmist 20% + 19% = 39% tõenäosus haigestuda elu lõppevasse vähki. See pole vastuvõetav. ”
Cucinotta väidab, et vearibad on suured. Kosmosekiirgus on ainulaadne segu gammakiirtest, kõrge energiaga prootonitest ja kosmilistest kiirtest. Paljude uuringute aluseks olevad aatomipommiplahvatused ja vähiravi ei asenda “päris asja”.
Suurim oht astronautidele marsruudil Marsile on galaktilised kosmilised kiired ehk lühidalt „GCR-id”. Need on osakesed, mis kiirendatakse kaugete supernoova plahvatuste abil peaaegu väikese kiiruseni. Kõige ohtlikumad GCR-id on rasked ioniseeritud tuumad, näiteks Fe + 26. "Nad on palju energilisemad (miljonid MeV) kui tüüpilised prootonid, mida päikesekiirguse abil kiirendatakse (kümneid kuni sadu MeV)," märgib Cucinotta. GCR-id tünnivad läbi kosmoselaevade naha ja inimestele meeldivad pisikesed suurtükikuulid, purustades DNA molekulide ahelad, kahjustades geene ja tapades rakke.
Astronaudid on harva kogenud täisannust neid süvakosmose GCR-e. Mõelge rahvusvahelisele kosmosejaamale (ISS): see tiirleb ainult 400 km kõrgusel Maa pinnast. Meie planeedi keha, mis ähvardab suuri, peab enne ISS-i jõudmist kinni umbes ühe kolmandiku GCR-idest. Veel üks kolmandik on Maa magnetvälja poolt painutatud. Kosmosesüstiku astronaudid saavad sarnaseid vähendusi.
Kuule rändavad Apollo astronaudid neelasid suuremaid annuseid - umbes kolm korda rohkem kui ISS -, kuid ainult mõni päev Maa-Kuu kruiisi ajal. GCR-d võivad olla nende silmi kahjustanud, märgib Cucinotta. Teel kuule teatasid Apollo meeskonnad, et nägid võrkkestades kosmilisi kiirgusvälke ja nüüd, palju aastaid hiljem, on mõnedel neist tekkinud kae. Muidu ei tundu, et nad oleksid palju kannatanud. "Mõni päev" seal "on ilmselt ohutu," lõpetab Cucinotta.
Kuid Marsile sõitvad astronaudid on seal aasta või kauem. "Me ei oska veel usaldusväärselt hinnata, mida kosmilised kiired meile teevad, kui me nii kaua kokku puutume," ütleb ta.
Uurimine on NASA uue kosmosekiirguse laboratooriumi (NSRL) missioon, mis asub USA energeetikaosakonna Brookhaveni riiklikus laboris New Yorgis. See avati oktoobris 2003. "NSRL-is on meil osakeste kiirendid, mis suudavad simuleerida kosmilisi kiirte," selgitab Cucinotta. Teadlased paljastavad imetajate rakke ja kudesid osakeste kiirtega ning seejärel kontrollivad kahjustusi. "Eesmärk on vähendada meie riskihinnangute ebakindlust 2015. aastaks vaid mõne protsendini."
Kui riskid on teada, saab NASA otsustada, millist kosmoselaeva ehitada. Võimalik, et tavalised ehitusmaterjalid, näiteks alumiinium, on piisavalt head. Kui ei, siis "oleme juba leidnud mõned alternatiivid," ütleb ta.
Kuidas oleks lood plastikust kosmoselaevaga?
“Plastid on rikas vesiniku poolest - element, mis võtab kosmilisi kiiri hästi vastu,” selgitab Cucinotta. Näiteks polüetüleen, samast materjalist prügikotid, neelab 20% rohkem kosmilisi kiiri kui alumiinium. Marshalli kosmoselennukeskuses välja töötatud tugevdatud polüetüleeni vorm on kümme korda tugevam kui alumiinium ja ka kergem. Sellest võib saada kosmoselaevade ehituseks valitud materjal, kui seda saab piisavalt odavalt valmistada. "Isegi kui me ei ehita kogu kosmoseaparaati plastikust," märgib Cucinotta, "võiksime seda ikkagi kasutada võtmepiirkondade, näiteks meeskonnaruumide varjestuseks." Tõepoolest, seda tehakse juba ISS-is.
Kui plast pole piisavalt hea, võib vaja minna puhast vesinikku. Nael naela eest, vedel vesinik blokeerib kosmilised kiired 2,5 korda paremini kui alumiinium. Mõned täiustatud kosmoselaevade konstruktsioonid nõuavad suuri vedela vesinikkütuse paake, nii et "me saaksime kaitsta meeskonda kiirguse eest, mässides kütusepaagi ümber nende elamispinna," spekuleerib Cucinotta.
Kas inimesed saavad Marsile minna? Cucinotta usub nii. Kuid kõigepealt: "peame välja mõtlema, kui palju kiirgust meie keha suudab toime tulla ja millist kosmoselaeva peame ehitama." Kogu riigi laborites on töö juba alanud.
Algne allikas: NASA teaduslugu
