Під поверхнею хвилювання, що оточує майбутнє довготривалих місій у космос, існує нагальна проблема. Ефекти радіаційного опромінення космонавтам до кінця не вивчені, але можуть варіюватися від гострої променевої хвороби (можливо, після попадання в інтенсивну сонячну бурю під час міжпланетного транзиту) до поступового пошкодження клітин, що значно збільшує ризик раку при довготривалих місіях. То що ми можемо з цим зробити? Людство дуже адаптоване, і деякі контрзаходи поступово реалізуються. (І так, російські космічні мавпи можуть допомогти…)
Проблема виникає, коли люди залишають захисну ковдру магнітного поля Землі. Діячи як величезне невидиме силове поле, магнітосфера відхиляє більшість шкідливих високоенергетичних частинок, що вистрілюються із Сонця. Все, що проникає через цей бар’єр, швидко поглинається нашою густою атмосферою. Навіть на великих висотах, на низькій орбіті Землі, може бути забезпечений захист космонавтам (хоча випромінювання навколишнього середовища набагато вище, ніж тут). Отже, коли ми говоримо про колонізацію інших планет і відправлення космонавтів все далі і далі в глибокий космос, радіаційне опромінення стає більшим ризиком.
Безпосереднє занепокоєння полягає в тому, що космонавти можуть потрапити в сонячну бурю, де Сонце (як правило, навколо сонячного максимуму) викидає величезні хмари високоенергетичних протонів. Якщо буря досить сильна, чоловікам і жінкам у космосі можуть бути нанесені величезні дози радіації. Приблизно, доза 500 рад і більше вбить людину за дві-три години, і менша доза може спричинити гостру променеву хворобу. Променева хвороба може бути смертельною протягом тижнів, якщо космонавт не отримає невідкладну медичну допомогу. Як щодо тривалого, поступового впливу тривалого впливу вищих радіаційних доз випромінювання? Це сфера космічної медицини, яку ми ще не повністю розуміємо.
У нових дослідженнях Комплексного онкологічного центру Ломбарді в Медичному центрі університету Джорджтаун, високоенергетичний характер випромінювання в космосі може призвести до передчасного старіння та тривалого окислювального стресу в клітинах. Це також говорить про те, що космонавти ризикують вищим, ніж звичайно, ризиком раку, наприклад раку товстої кишки, через випромінювання "високої лінійної передачі енергії" (LET). ЛЕЧЕ випромінювання складається з високоенергетичних протонів, випромінюваних Сонцем і завдають величезної кількості шкоди невеликим ділянкам тканини.
“Радіаційне опромінення, навмисне чи випадкове, неминуче протягом нашого життя, але, плануючи місію на Марс, нам потрібно більше зрозуміти природу випромінювання в космосі. Наразі немає переконливої інформації для оцінки ризику, який можуть зазнати космонавти.”- Камаль Датта, доктор наук, доцент Ломбарді та головний автор.
Завдяки проектному сузір'ю НАСА на горизонті було зосереджено увагу на довгостроковому впливі міжпланетного випромінювання. Зрештою, цей проект має на меті направити людей на Місяць і Марс, але є сильні показники того, що космонавти зіткнуться з підвищеним ризиком раку та скороченням тривалості життя, масовою перешкодою для місії, що триває кілька місяців, або процвітаючого проторегулювання.
Тут нам допомагають лабораторні миші. Кількість "вільних радикалів" (високореактивних молекул, часто пов'язаних з раком та старінням клітин) вимірювали та виявляли, що у мишей розвивалися високоокислювальні (тобто повні молекули вільних радикалів) шлунково-кишкові тракти під впливом космічного випромінювання з високим LET. Група Ломбарді зробила висновок, що у мишей виник високий ризик розвитку різних онкологічних захворювань, зокрема раку шлунково-кишкового тракту. Вони також помітили, що після опромінення (навіть через два місяці) миші передчасно дозріли, що означає, що вплив радіаційного ураження може зберігатися довгий час після впливу середовища з високим вмістом ЛЕТ.
То що ми можемо зробити? Існує кілька планів у подальшому перевірити вплив радіації на людину та передбачити, коли космонавти будуть під загрозою. Цього тижня Росія оголосила (суперечливі) плани відправити мавп назад у космос, можливо, аж до Марса. Після того, як шок від цієї "застарілої" пропозиції зник (попередня російська програма космічної мавпи закінчилася в 1990-х рр.), Стало зрозуміло, чого російське космічне агентство сподівається досягти: краще розуміти довготривале потрапляння у середовище з високим вмістом ЛЕТ на фізіологію людини. Багато хто буде стверджувати, що така практика жорстока і непотрібна, але інші кажуть, що мавп використовуються в експериментах щодня, чому б вони не допомогли нам у надсучасному світі космічних подорожей? Журі все ще не в цій дискусії, але існує багато способів дослідити та протидіяти радіаційному впливу на людину.
Існує також багато систем для захисту людства від натиску сонячних штормів. За допомогою сонячної та геліосферної обсерваторії (SOHO) та інших кораблів, розташованих між Землею та Сонцем, була створена система раннього попередження, щоб забезпечити космонавтам на орбіті деякий час для прикриття, якщо сонячний спалах запускатиметься на Землю. Ця система працює повністю і вже зарекомендувала себе. Нещодавно я поспілкувався з ідеєю подібної системи раннього попередження на базі Марса, яка забезпечить майбутні колонії Марса приблизно 40 хвилин попереднього повідомлення про вхід сонячної бурі.
Екранування - ще один очевидний захисний захід. Місячні та Марсові колонії, швидше за все, будуть використовувати велику кількість реголіту для блокування вхідних частинок. Лише кілька метрів місцевого викопаного реголіту забезпечать відмінний захист. А як щодо подорожі до Марса? Як захищатимуться космонавти таких проектів, як "Сузір'я"? Можливо, просунутий «Іонний щит» може спрацювати?
Яким би не був вплив випромінювання на людину в космосі, здається очевидним, що ми перебуваємо в дитинстві космічного польоту і вже вирішуємо деякі найскладніші проблеми. Протягом наступних кількох років багато зусиль буде зосереджено на здоров’ї космонавтів, сподіваємось, що знайдемо відповіді на проблему космічного випромінювання.
Оригінальне джерело: Медичний центр університету Джорджтаун
