Attēla kredīts: NASA
NASA ir noslēpums, kas jāatrisina: vai cilvēki var doties uz Marsu, vai ne?
“Tas ir jautājums par radiāciju,” saka Frenks Kučinota no NASA kosmosa radiācijas veselības projekta Džonsona kosmosa centrā. "Mēs zinām, cik daudz starojuma ir ārā un gaida mūs starp Zemi un Marsu, bet mēs neesam pārliecināti, kā cilvēka ķermenis reaģēs uz to."
NASA astronauti ir atradušies kosmosā 45 gadus. Izņemot dažus ātrus ceļojumus uz Mēnesi, viņi nekad nav pavadījuši daudz laika tālu no Zemes. Dziļā telpa ir piepildīta ar saules signālu protoniem, gamma stariem no jaundzimušajiem melnajiem caurumiem un kosmiskajiem stariem no sprādzienbīstamām zvaigznēm. Ilgstošs ceļojums uz Marsu, kurā tuvumā nav nevienas lielas planētas, kas varētu bloķēt vai novirzīt šo starojumu, būs jauns piedzīvojums.
NASA sver radiācijas briesmas vēža riska vienībās. Veselīgam 40 gadus vecam nesmēķējošam amerikāņu vīrietim ir 20% izredzes galu galā nomirt no vēža. Tas ir, ja viņš paliek uz Zemes. Ja viņš dodas uz Marsu, risks palielinās.
Jautājums ir, cik daudz?
“Mēs neesam pārliecināti,” saka Kukinota. Saskaņā ar 2001. gada pētījumu par cilvēkiem, kuri pakļauti lielām starojuma devām, piemēram, izdzīvojušajiem Hirosimas atombumbām un, ironiskā kārtā, vēža pacientiem, kuri ir izgājuši staru terapiju, 1000 dienu Marsa misijas pievienotais risks ir no 1% līdz 19%. . "Visticamākā atbilde ir 3,4%," saka Cucinotta, "bet kļūdu joslas ir plašas."
Sievietes izredzes ir vēl sliktākas, viņš piebilst. "Krūšu un olnīcu dēļ astronautu sieviešu risks ir gandrīz divreiz lielāks nekā vīriešu risks."
Pētnieki, kas veica pētījumu, uzskatīja, ka Marsa kuģis tiks būvēts “galvenokārt no alumīnija, piemēram, kā vecais Apollo komandu modulis,” saka Kučinota. Kosmosa kuģa āda absorbētu apmēram pusi no starojuma, kas to ietekmē.
“Ja papildu risks ir tikai daži procenti? mums viss kārtībā. Mēs varētu uzbūvēt kosmosa kuģi, izmantojot alumīniju un virzīties uz Marsu. ” (Alumīnijs ir iecienīts materiāls kosmosa kuģu būvē, jo tas ir viegls, stiprs un pazīstams inženieriem no ilgajām desmitgadēm, ko izmanto kosmiskās aviācijas nozarē.)
“Bet ja tas ir 19%? mūsu 40 kaut kādam astronautam būtu 20% + 19% = 39% iespēja saslimt ar vēzi, kas beidzas ar dzīvību, pēc atgriešanās uz Zemes. Tas nav pieņemami. ”
Kļūdu stabiņi ir lieli, saka Cucinotta, pamatota iemesla dēļ. Kosmosa starojums ir unikāls gamma staru, augstas enerģijas protonu un kosmisko staru sajaukums. Atombumbas sprādzieni un vēža ārstēšana, kas ir daudzu pētījumu pamatā, neaizstāj “īsto lietu”.
Vislielākais astronautu drauds ceļā uz Marsu ir galaktiskie kosmiskie stari vai īsi “GCR”. Tās ir daļiņas, kuras ar tālu supernovas sprādzieniem paātrina līdz gandrīz gaismas ātrumam. Visbīstamākie GCR ir smagie jonizētie kodoli, piemēram, Fe + 26. “Viņi ir daudz enerģiskāki (miljoniem MeV) nekā tipiski protoni, kurus paātrina saules uzliesmojumi (no desmitiem līdz simtiem MeV),” atzīmē Kučinota. GCR iziet caur kosmosa kuģu ādu un cilvēkiem patīk sīkas lielgabalu bumbiņas, sašķeļot DNS molekulu virzienus, sabojājot gēnus un nogalinot šūnas.
Astronauti reti ir pieredzējuši pilnu šo dziļo kosmosa GCR devu. Apsveriet Starptautisko kosmosa staciju (ISS): tā riņķo tikai 400 km virs Zemes virsmas. Mūsu planētas ķermenis, kas draud no liela, pārtver apmēram vienu trešdaļu no GCR, pirms tie sasniedz ISS. Vēl vienu trešdaļu novirza Zemes magnētiskais lauks. Kosmosa atspoles astronauti bauda līdzīgus samazinājumus.
Apollo astronauti, kas dodas uz Mēnesi, absorbēja lielākas devas - apmēram 3 reizes pārsniedzot ISS līmeni, bet tikai dažas dienas Zemes un Mēness kruīza laikā. Iespējams, ka GCR ir sabojājušas acis, atzīmē Cucinotta. Ceļā uz Mēnesi Apollo apkalpes ziņoja, ka redzamas kosmisko staru zibspuldzes viņu tīklenē, un tagad, daudzus gadus vēlāk, dažiem no viņiem ir izveidojusies katarakta. Citādi neliekas, ka viņi būtu daudz cietuši. “Dažas dienas ārā droši vien ir droši,” secina Kučinota.
Bet astronauti, kas dodas uz Marsu, būs “tur” gadu vai ilgāk. "Mēs vēl nevaram ticami novērtēt, ko kosmiskie stari mums nodarīs, ja būsim tik ilgi pakļauti iedarbībai," viņš saka.
Uzzināt to ir NASA jaunās Kosmosa radiācijas laboratorijas (NSRL) misija, kas atrodas ASV Enerģētikas departamenta Brukhāvenas Nacionālajā laboratorijā Ņujorkā. Tas tika atvērts 2003. gada oktobrī. “NSRL rīcībā ir daļiņu paātrinātāji, kas var simulēt kosmiskos starus,” skaidro Kukinotta. Pētnieki pakļauj zīdītāju šūnas un audus daļiņu stariem un pēc tam pārbauda bojājumus. "Mērķis ir samazināt neskaidrību mūsu riska aplēsēs līdz tikai dažiem procentiem līdz 2015. gadam."
Kad riski ir zināmi, NASA var izlemt, kādu kosmosa kuģi būvēt. Iespējams, ka parastie celtniecības materiāli, piemēram, alumīnijs, ir pietiekami labi. Ja nē, “mēs jau esam identificējuši dažas alternatīvas,” viņš saka.
Kā būtu ar kosmosa kuģi, kas izgatavots no plastmasas?
“Plastmasā ir daudz ūdeņraža - elements, kas labi veic kosmisko staru absorbēšanu,” skaidro Kukinota. Piemēram, polietilēns, no kura izgatavoti tāda paša materiāla atkritumu maisi, absorbē par 20% vairāk kosmisko staru nekā alumīnijs. Armēta polietilēna forma, kas izstrādāta Māršala kosmiskajā lidojuma centrā, ir 10 reizes spēcīgāka nekā alumīnijs un arī vieglāka. Tas varētu kļūt par izvēles materiālu kosmosa kuģa celtniecībai, ja to var izgatavot pietiekami lēti. "Pat ja mēs nebūvētu visu kosmosa kuģi no plastmasas," atzīmē Kučinota, "mēs joprojām varētu to izmantot, lai ekranētu galvenās vietas, piemēram, apkalpes telpas." Patiešām, tas jau tiek darīts uz ISS.
Ja plastmasa nav pietiekami laba, iespējams, būs nepieciešams tīrs ūdeņradis. Mārciņa par mārciņu šķidrais ūdeņradis bloķē kosmiskos starus 2,5 reizes labāk nekā alumīnijs. Dažos modernos kosmosa kuģu projektos ir vajadzīgas lielas šķidrā ūdeņraža degvielas tvertnes, tāpēc “mēs varētu apkalpi pasargāt no radiācijas, iesaiņojot degvielas tvertni ap viņu dzīves telpu”, spekulē Kučinota.
Vai cilvēki var doties uz Marsu? Cucinotta tic tā. Bet vispirms: "mums ir jāizdomā, cik daudz starojuma mūsu ķermenis var izturēt un kāda veida kosmosa kuģis mums jābūvē". Laboratorijās visā valstī darbs jau ir sācies.
Oriģinālais avots: NASA zinātnes stāsts
