Кредит зображення: NASA
NASA має вирішити таємницю: можуть люди їхати на Марс, чи ні?
"Це питання випромінювання", - говорить Френк Кучінота з проекту охорони здоров'я космічної радіації НАСА в космічному центрі Джонсона. "Ми знаємо, скільки радіації там, і чекає нас між Землею та Марсом, але ми не впевнені, як людське тіло реагуватиме на це".
Астронавти НАСА були у космосі, поза межами та вже 45 років. За винятком кількох швидких подорожей до Місяця, вони ніколи не витрачали багато часу далеко від Землі. Глибокий простір заповнений протонами від сонячних спалахів, гамма-променями від чорних дір новонароджених та космічними променями від вибухаючих зірок. Довге подорож до Марса, в якому немає великої планети, яка б блокувала або відхиляла цю радіацію, - це нова пригода.
NASA зважує радіаційну небезпеку в одиницях ризику раку. Здоровий 40-річний некурящий американський чоловік має (колосальний) 20% шансу врешті-решт померти від раку. Це якщо він залишиться на Землі. Якщо він подорожує на Марс, ризик збільшується.
Питання в тому, скільки?
«Ми не впевнені, - каже Кучінотта. Згідно з даними дослідження 2001 року на людей, що зазнали великих доз радіації - наприклад, вижили атомні бомби Хіросіми та, як не дивно, пацієнти з раком, які пройшли променеву терапію - додатковий ризик 1000-денної місії на Марсі лежить десь від 1% до 19% . «Найімовірніша відповідь - 3,4%, - каже Кучінотта, - але смуги помилок є широкими».
Шанси ще гірші для жінок, додає він. "Через груди та яєчники ризик для жінок-космонавтів майже вдвічі перевищує ризик для чоловіків".
Дослідники, які проводили дослідження, припускали, що корабель Марс буде побудований "здебільшого з алюмінію, як і старий командний модуль Аполлона", - каже Кучінотта. Шкіра космічного корабля поглинає приблизно половину випромінювання, що потрапляє на нього.
"Якщо додатковий ризик становить лише кілька відсотків? ми все в порядку Ми могли б побудувати космічний корабель, використовуючи алюміній та відправитись на Марс. " (Алюміній - улюблений матеріал для будівництва космічних кораблів, оскільки він легкий, міцний і знайомий інженерам з довгих десятиліть використання в аерокосмічній галузі.)
"Але якщо це 19%? наш космонавт 40-х років зіткнеться з 20% + 19% = 39% шансом захворіти на рак, що закінчився життям, після повернення на Землю. Це не прийнятно ".
Кучинотта каже, що помилки є великими, без вагомих причин. Космічне випромінювання - це унікальна суміш гамма-променів, високоенергетичних протонів та космічних променів. Вибухи атомної бомби та лікування раку, що є основою багатьох досліджень, не заміняють "справжню річ".
Найбільша загроза для космонавтів на Марсі - це галактичні космічні промені, або коротко “GCRs”. Це частинки, прискорені майже до світлової швидкості внаслідок віддалених вибухів наднової. Найбільш небезпечні GCR - важкі іонізовані ядра, такі як Fe + 26. "Вони набагато енергійніші (мільйони МеВ), ніж типові протони, прискорені сонячними спалахами (десятки до сотень МеВ)", - зазначає Кучінотта. GCRs барірують через шкіру космічних кораблів, і люди люблять крихітні кулемети, розбиваючи нитки молекул ДНК, пошкоджуючи гени і вбиваючи клітини.
Астронавти рідко відчували повну дозу цих гликокосмічних GCR. Розглянемо Міжнародну космічну станцію (МКС): вона орбітує лише 400 км над земною поверхнею. Тіло нашої планети, яке набуває великих розмірів, перехоплює приблизно третину GCR, перш ніж вони дістануться до МКС. Ще третина відхилена магнітним полем Землі. Космонавти космонавтів насолоджуються подібними скороченнями.
Астронавти Аполлона, подорожуючи на Місяць, поглинули більш високі дози - приблизно в 3 рази більше рівня МКС - але лише на кілька днів під час круїзу Земля-Місяць. GCRs можуть пошкодити очі, зазначає Cucinotta. По дорозі до Місяця екіпажі Аполлона повідомили, що в їх сітківках спостерігаються спалахи космічних променів, і зараз, через багато років, у деяких з них розвинулася катаракта. Інакше вони, схоже, не сильно постраждали. "Кілька днів" там ", ймовірно, безпечно", - підсумовує Кучінотта.
Але космонавти, що подорожують на Марс, будуть "там" протягом року і більше. "Ми ще не можемо надійно оцінити, що космічні промені будуть робити з нами, коли ми так довго піддаємося впливу", - говорить він.
Дізнатися це місія нової космічної радіаційної лабораторії НАСА (NSRL), яка знаходиться в Національній лабораторії Бруккейвена Міністерства енергетики США в Нью-Йорку. Він відкрився в жовтні 2003 року. "У NSRL у нас є прискорювачі частинок, які можуть імітувати космічні промені", - пояснює Кучінотта. Дослідники піддають клітинам і тканинам ссавців пучки частинок, а потім ретельно вивчають пошкодження. "Мета - зменшити невизначеність наших оцінок ризику до лише кількох відсотків до 2015 року."
Як тільки ризики будуть відомі, NASA може вирішити, який тип космічного корабля будувати. Можливо, звичайні будівельні матеріали, такі як алюміній, є досить хорошими. Якщо ні, "ми вже визначили деякі альтернативи", - говорить він.
Як щодо космічного корабля з пластику?
"Пластик багатий воднем - елементом, який добре справляється з поглинанням космічних променів", - пояснює Кучінотта. Наприклад, поліетилен, з якого виготовляються мішки з того самого матеріалу, поглинає на 20% більше космічних променів, ніж алюміній. Форма посиленого поліетилену, розроблена в Центрі космічних польотів Маршалла, в 10 разів міцніша за алюміній, і легша. Це може стати матеріалом вибору для будівництва космічного корабля, якщо його можна зробити досить дешево. "Навіть якщо ми не побудуємо весь космічний корабель із пластику, - зазначає Кучінотта, - ми все одно можемо використовувати його для екранування ключових областей, таких як приміщення екіпажу". Дійсно, це вже робиться на борту МКС.
Якщо пластик недостатньо хороший, то може знадобитися чистий водень. Фунт за фунт, рідкий водень блокує космічні промені в 2,5 рази краще, ніж алюміній. Деякі вдосконалені конструкції космічних кораблів вимагають великих резервуарів з рідким водневим паливом, тому "ми могли б захистити екіпаж від радіації, обернувши паливний бак навколо їх життєвої площі", розмірковує Cucinotta.
Чи можуть люди поїхати на Марс? Cucinotta так вважає. По-перше, "ми повинні розібратися, з якою радіацією можуть впоратися наші тіла і який космічний корабель нам потрібно побудувати". У лабораторіях по всій країні робота вже розпочалася.
Оригінальне джерело: NASA Science Story
