Plán NASA na ochranu astronautů na Marsu před radiací

Mise Artemis I, která nedávno dokončila historický testovací let kolem Měsíce, neměla na palubě žádné astronauty – ale měla dva velmi speciální pasažéři: Helga a Zohar, dvojice vysoce anatomicky detailních figurín trupu, z nichž jeden měl na sobě speciální vestu s ochranou proti záření. cesta. Jejich poslání? Změřte expozici záření v hlubokém vesmíru a zjistěte, zda vesta může pomoci chránit astronauty před neviditelnými nebezpečími vesmíru.

Chcete-li se dozvědět více o hrozbě vesmírného záření a jak před ním chránit astronauty, mluvili jsme s generálním ředitelem společnosti, která vestu vyrábí, StemRad a také vysloužilému astronautovi NASA Scottu Kellymu, veteránovi misí na vesmírných stanicích, který je dobře známý svou rolí ve výzkumu astronautů. zdraví.

Neviditelné nebezpečí radiace

Zde na Zemi nás před nebezpečným zářením chrání magnetosféra planety. Magnetické pole kolem Země zachycuje záření do dvou oblastí nazývaných Van Allenovy pásy, takže je pro nás na povrchu bezpečné. Ale když astronauti překročí nízkou oběžnou dráhu Země, protože musí navštívit Měsíc (a další potenciální místa ve sluneční soustavě, jako je Mars), jsou vystaveni nebezpečnému záření.

V dlouhodobém horizontu vystavení tomuto záření — které se skládá z nabitých částic ze slunce nazývaných sluneční větry, částice vyvržené při výronech koronální hmoty a kosmické záření – mohou vést k různým zdravotním problémům problémy. Nejvýrazněji radiační zátěž zvyšuje pravděpodobnost, že se u někoho rozvine rakovina nebo různá degenerativní onemocnění. To je důvod, proč NASA a další vesmírné agentury mají limit na to, jak velkému množství záření může být astronaut vystaven během svého života.

Expozici astronauti zažívají v orbitálním prostředí, jakým je Mezinárodní vesmírná stanice mnohem méně, než by zažili na cestě na Měsíc, ale stále to stačí na ovlivnění posádky. "Někdy můžete vidět kosmické paprsky dopadající na vaše oční bulvy a uvědomíte si, že je to záření a také prochází vaše tělo, stejně jako vaše oči,“ řekl Scott Kelly, který sloužil na mnoha misích na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). "Takže je to něco, čeho si uvědomuješ."

Vydat se za magnetosféru

Vzhledem k tomu, že NASA plánuje poslat lidi zpět na Měsíc a případně poslat posádku na Mars, je otázka vystavení radiaci velkým problémem. Předchozí mise na Měsíc v rámci programu Apollo trvaly jen několik dní a astronauti ano štěstí, že jsme nezažili žádné události slunečních částic, které by zvýšily úroveň radiace v době, kdy byly pryč. Ale pro mise, které trvají týdny nebo dokonce měsíce, potřebujeme řešení na ochranu astronautů před radiací.

Zde přichází na řadu vesta AstroRad. Vesta je vyrobena z polymerového materiálu bohatého na vodík a pokrývá pánev a trup a chrání nejzranitelnější orgány před slunečním zářením. Mohlo by se zdát překvapivé, že radiační ochranu lze aplikovat pouze na určité části těla, a Generální ředitel StemRad Oren Milstein řekl, že mnozí z lidí ve vesmírném průmyslu, kterým tento nápad předložil, byli překvapeni také. Ale ochrana celého těla by byla neuvěřitelně těžkopádná a nejlepší ochranou by bylo něco, co by kosmonauti skutečně mohli nosit a přesto vykonávat svou práci.

Spíše než přístup vše nebo nic může selektivní ochrana vyvážit účinnost a praktičnost. Pokud můžete chránit některé z nejzranitelnějších orgánů, jako jsou plíce nebo prsní tkáň, můžete pomoci udržet lidi v bezpečí, aniž byste je příliš zatěžovali.

Konceptualizace kumulativních rizik

Jako lidé jsme často více zvyklí přemýšlet o riziku z hlediska bezprostředního nebezpečí než kumulativního procesu. Přemýšlejte o rozdílu mezi strachem z létání a tím, jak přemýšlíme o dlouhodobých zdravotních nebezpečích, jako je kouření. A pokud jde o vesmír, je přirozené myslet na nebezpečí, pokud jde o selhání raket nebo explozi kosmických lodí, a je těžší si představit, jak vypadá kumulativní radiační expozice.

Jedním z klíčových způsobů, jak snížit kumulativní expozici, je vytvořit ochranu, která je dostatečně dobrá, aby nabízela určitou ochranu, ale také, což je životně důležité, je dostatečně pohodlná, aby ji astronauti mohli nosit. "Chceme něco, co by tě nejen chránilo, ale bylo by to něco, co bys chtěla nosit," řekla Kelly. Je členem poradního výboru pro StemRad a má zvláštní znalosti o zdravotních problémech, kterým astronauti čelí, protože byl součástí Průkopnická studie NASA o dvojčatech o účincích letu do vesmíru na lidský organismus.

Vesta chrání části těla a zároveň umožňuje volný pohyb. A může být efektivní, i když se nosí jen po určitou dobu, jak zdůraznil Milstein: „Není to všechno nebo žádné, pokud jde o délku používání. Produkt můžete používat pouze 70 procent času a stále bude velmi prospěšný. Můžete si ho sundat, abyste se osprchovali nebo dělali namáhavé aktivity, jako je cvičení. Protože radiace je kumulativní záležitost.“

Význam ergonomie

Aby byla vesta praktická při kosmických letech, musí se astronauti při nošení volně pohybovat. AstroRad byl na ISS testován pěti astronauty, kteří jej nosili ve dne i v noci při plnění svých běžných povinností, aby zjistili, zda nenarušuje jejich pohyb.

"Pro mnoho životně důležitých věcí, jako je jídlo a spánek - věci, které zabírají spoustu času - byla vesta v pořádku," řekl Milstein. Vesta však bránila určitým pohybům, jako je zvedání paží nad hlavu, což ztěžovalo úkoly, jako je vykládání nákladního vozidla.

"Vykládání nákladního vozidla je náročné, protože všechno plave," řekl Kelly. "Když vytahujete z tašky spoustu věcí a otevřete tašku a všechny začnou plavat pryč a musíte to zvládnout, stává se výzvou." Řekl, že tato výzva byla převážně mentální, protože vyžaduje, aby astronauti byli extrémně opatrní a opatrní metodický. Ale jakýkoli náraz do pohybu ztíží již tak těžký úkol.

"Mikrogravitace dělá téměř všechno těžší," řekl Kelly.

Aby byla vesta co nejflexibilnější bez obětování ochrany, je vyrobena z tisíců šestiúhelníků různých hloubek, které jsou zasazeny do síťoviny. To umožňuje, aby určité oblasti měly silnější ochranu než jiné (například větší ochrana nad plícemi), přičemž jsou stále dostatečně flexibilní, aby umožňovaly pohyb. Vesta se v současné době dodává ve dvou velikostech, pro mužské a ženské tělo, ale existují plány na modulární systém, který by umožnil vestu zkrátit nebo prodloužit, aby se do ní vešlo více různých velikostí těla.

Testování ochrany ve scénáři reálného světa

Testy provedené na AstroRad na ISS měly porozumět pohodlí a padnutí vest pro astronauty, ale neposuzovaly množství blokované radiace. Nejlepším způsobem, jak otestovat účinnost vesty, je vidět ji v situaci srovnatelné se skutečnou misí s posádkou.

To je důvod, proč mise Artemis I, která byla odstavena, zahrnovala dvě figuríny Helgu a Zohar, které mají tvar trupu a jsou plné detektorů. Dvě torza jsou navržena tak, aby detekovala přicházející radiační částice, a jeden bude mít na sobě vestu, takže týmy budou moci vidět, jak účinná je vesta při zastavení tohoto záření. Během 25denního letu ze Země kolem Měsíce a zpět budou vystaveni stejnému radiačnímu prostředí, jakým budou astronauti v budoucích misích.

„Poprvé v historii budeme schopni kvantifikovat dávku záření a pronikání záření do těla v hlubokém vesmíru – něco, co se nikdy nepodařilo. A zároveň ověřit potenciální protiopatření,“ řekl Milstein. "Bude to pokladnice dat o lidské náchylnosti k radiaci na úrovni orgánů v hlubokém vesmíru."

AstroRad se zaměřuje na ochranu před ionizujícím zářením, které je pro lidské zdraví nejnebezpečnější. Tento test však také ukáže, zda je vesta účinná při zastavení jiného typu záření, nazývaného galaktické kosmické záření. Toto záření na pozadí je obtížné blokovat, takže přínos bude pravděpodobně jen malý, ale jsou to všechna užitečná data pro budoucí ochranná opatření.

Psychologie řízení rizik

Průzkum vesmíru je vždy spojen s určitým rizikem a astronauti se učí tuto realitu rozškatulkovat jako součást své práce. "Jste vycvičeni soustředit se na svou práci a věci, které můžete ovládat, a ignorovat všechno ostatní," vysvětlil Kelly. "Jsi si vědom rizika, ale nedovolíš, aby tě vyřadilo."

Radiace je jen jedním z mnoha rizik, se kterými se astronauti potýkají. Nicméně na rozdíl od bezprostředních rizik, jako je selhání startu, je radiace „tímto neznámým rizikem,“ řekl Kelly. "Je to přetrvávající riziko, kterému se vystavuješ po zbytek svého života."

Vesmírné agentury mají morální povinnost udržovat své astronauty co nejbezpečnější jak z hlediska bezprostředních rizik, tak z hlediska dlouhodobých zdravotních dopadů. Pro mise Artemis na Měsíci a pro budoucí průzkumy s posádkou ve vzdálenějších oblastech bude radiační ochrana toho důležitou součástí.

Pro Kellyho je klíčem k jeho přístupu k řízení rizik rovnováha, která zahrnuje zmírňování rizik, se kterými se lze vypořádat, a zvládání těch, která nelze. "Děláme to tak bezpečné, jak jen můžeme v rámci rozumu," řekl. "Pokud byste chtěli, aby věci byly 100% bezpečné, nikdy byste neopustili svůj dům."

Doporučení redakce

• NASA obnovuje kontakt s helikoptérou Mars po devíti týdnech ticha
• Dobrovolníci NASA budou žít v simulovaném prostředí Marsu po celý rok
• Jak v pátek sledovat dva americké astronauty na vycházce do vesmíru na ISS
• NASA na týden ztratila kontakt s vrtulníkem Mars Ingenuity – ale už je to v pořádku
• Červnové tipy NASA pro pozorování oblohy zahrnují Mars ve včelím úlu