Pod powierzchnią emocji związanych z przyszłością długoterminowych misji w kosmos istnieje dokuczliwy problem. Skutki narażenia na promieniowanie astronautów nie są w pełni zrozumiałe, ale mogą wahać się od ostrej choroby popromiennej (być może po złapaniu w intensywnej burzy słonecznej podczas tranzytu międzyplanetarnego) do stopniowego uszkodzenia komórek, znacznie zwiększając ryzyko raka w długoterminowych misjach. Co więc możemy z tym zrobić? Ludzkość jest bardzo elastyczna i stopniowo wdrażane są pewne środki zaradcze. (I tak, rosyjskie kosmiczne małpy mogą pomóc…)
Problem pojawia się, gdy ludzie opuszczają ochronny koc ziemskiego pola magnetycznego. Zachowując się jak ogromne, niewidoczne pole sił, magnetosfera odbija większość szkodliwych cząstek o wysokiej energii wystrzeliwanych ze Słońca. Wszystko, co przenika tę barierę, jest szybko absorbowane przez naszą gęstą atmosferę. Nawet na dużych wysokościach, na niskiej orbicie Ziemi, można zapewnić pewną ochronę astronautom (chociaż promieniowanie otoczenia jest tam znacznie wyżej niż tutaj). Kiedy więc mówimy o kolonizacji innych planet i wysyłaniu astronautów coraz dalej w kosmos, ekspozycja na promieniowanie staje się większym ryzykiem.
Bezpośrednim problemem jest to, że astronauci mogą zostać złapani w burzę słoneczną, w której Słońce (zwykle wokół maksimum słonecznego) wyrzuca ogromne chmury wysokoenergetycznych protonów. Jeśli burza jest wystarczająco intensywna, mężczyźni i kobiety w kosmosie mogą wyrządzić ogromne dawki promieniowania. Z grubsza, dawka 500 rad lub więcej zabije człowieka w ciągu dwóch do trzech godzin, a mniejsza dawka może spowodować ostrą chorobę popromienną. Choroba popromienna może być śmiertelna w ciągu tygodni, jeśli astronauta nie otrzyma pilnej pomocy medycznej. Co z długoterminowym, stopniowym wpływem długotrwałego narażenia na dawki promieniowania większe niż normalne? Jest to dziedzina medycyny kosmicznej, której do tej pory nie rozumiemy całkowicie.
W nowych badaniach przeprowadzonych przez Lombardi Comprehensive Cancer Center w Georgetown University Medical Center wysokoenergetyczny charakter promieniowania w kosmosie może prowadzić do przedwczesnego starzenia się i przedłużającego się stresu oksydacyjnego w komórkach. Sugeruje to również, że astronauci ryzykują wyższe niż normalnie ryzyko raka, takiego jak rak jelita grubego, poprzez narażenie na promieniowanie „wysokiego liniowego transferu energii” (LET). Promieniowanie LET składa się z wysokoenergetycznych protonów emitowanych przez Słońce i powoduje ogromne szkody w małych obszarach tkanki.
“Narażenie na promieniowanie, celowe lub przypadkowe, jest nieuniknione w ciągu naszego życia, ale mając plany misji na Marsa, musimy lepiej zrozumieć naturę promieniowania w kosmosie. Obecnie nie ma jednoznacznych informacji pozwalających oszacować ryzyko, jakie mogą wystąpić astronauci.”- dr Kamal Datta, adiunkt w Lombardi i główny autor.
Dzięki projektowi NASA Project Constellation na horyzoncie skupiono się na długoterminowych skutkach promieniowania międzyplanetarnego. Ostatecznie projekt ten ma na celu wysłanie ludzi na Księżyc i Marsa, ale istnieją silne wskaźniki, z którymi astronauci będą musieli zmierzyć się w zwiększonym ryzyku raka i skróceniu długości życia, co stanowi ogromną przeszkodę dla misji trwającej kilka miesięcy lub kwitnącej proto-osady.
Tutaj pomagają nam myszy laboratoryjne. Zmierzono ilość „wolnych rodników” (wysoce reaktywnych cząsteczek często związanych z rakiem i starzeniem się komórek) i stwierdzono, że myszy rozwinęły wysoce utleniające (tj. Pełne cząsteczek wolnych rodników) drogi żołądkowo-jelitowe po ekspozycji na podobne do kosmosu promieniowanie o wysokiej LET. Grupa Lombardi doszła do wniosku, że myszy rozwinęły wysokie ryzyko różnych nowotworów, szczególnie raka żołądka i jelit. Zauważyli również, że po ekspozycji (nawet po dwóch miesiącach) myszy przedwcześnie starzeją się, co oznacza, że efekt uszkodzenia przez promieniowanie może utrzymywać się długo po ekspozycji na środowisko o wysokim LET.
Więc co możemy zrobić? W przygotowaniu jest kilka planów dalszego testowania wpływu promieniowania na ludzi i przewidywania, kiedy astronauci będą zagrożeni. W tym tygodniu Rosja ogłosiła (kontrowersyjne) plany wysłania małp z powrotem w kosmos, być może nawet na Marsa. Gdy minął szok związany z „przestarzałą” propozycją (poprzedni rosyjski program dotyczący małp kosmicznych skończył się w latach 90.), stało się jasne, co rosyjska agencja kosmiczna ma nadzieję osiągnąć: lepiej zrozumieć długotrwałe narażenie na środowisko LET o wysokiej fizjologii ludzkiej. Wielu twierdzi, że ta praktyka jest okrutna i niepotrzebna, ale inni powiedzą, że małpy są wykorzystywane w eksperymentach każdego dnia, dlaczego nie mieliby nam pomóc w ultranowoczesnym świecie podróży kosmicznych? Jury wciąż nie bierze udziału w tej debacie, ale istnieje wiele sposobów badania i przeciwdziałania wpływowi promieniowania na ludzi.
Istnieje również wiele systemów chroniących ludzkość przed atakiem burz słonecznych. Korzystając z Obserwatorium Słonecznego i Heliosferycznego (SOHO) i innych jednostek znajdujących się między Ziemią a Słońcem, ustanowiono system wczesnego ostrzegania, aby zapewnić astronautom na orbicie czas na schronienie się w przypadku wystrzelenia rozbłysku słonecznego na Ziemi. Ten system jest w pełni sprawny i już się sprawdził. Ostatnio bawiłem się pomysłem podobnego systemu wczesnego ostrzegania opartego na Marsie, który zapewni przyszłym koloniom Marsa około 40-minutowe wyprzedzenie o nadchodzącej burzy słonecznej.
Ekranowanie to kolejny oczywisty środek ochronny. Kolonie Księżyca i Marsa najprawdopodobniej wykorzystają duże ilości regolitu do zablokowania nadchodzących cząstek. Tylko kilka metrów miejscowego wykopanego regolitu zapewni doskonałą ochronę. A co z podróżą na Marsa? Jak będą chronieni astronauci projektów takich jak Constellation? Być może zaawansowana „osłona jonowa” może zadziałać?
Niezależnie od wpływu promieniowania na ludzi w kosmosie, wydaje się oczywiste, że jesteśmy w powijakach lotów kosmicznych i już rozwiązujemy niektóre z najtrudniejszych problemów. W ciągu najbliższych kilku lat wiele wysiłku zostanie poświęcone zdrowiu astronautów, miejmy nadzieję, że znajdzie się kilka odpowiedzi na problem promieniowania kosmicznego.
Oryginalne źródło: Centrum Medyczne Uniwersytetu Georgetown
