Το σχέδιο της NASA για την προστασία των αστροναυτών του Άρη από την ακτινοβολία

Η αποστολή Artemis I, η οποία πρόσφατα ολοκλήρωσε μια ιστορική δοκιμαστική πτήση γύρω από τη Σελήνη, δεν είχε αστροναύτες - αλλά είχε δύο πολύ ειδικοί επιβάτες: Helga και Zohar, ένα ζευγάρι ανδρείκελου κορμού με εξαιρετικά ανατομική λεπτομέρεια, ένας από τους οποίους φορούσε ένα ειδικό γιλέκο προστασίας από την ακτινοβολία για το ταξίδι. Η αποστολή τους; Μετρήστε την έκθεση στην ακτινοβολία στο βαθύ διάστημα και προσδιορίστε εάν ένα γιλέκο μπορεί να βοηθήσει στην προστασία των αστροναυτών από τους αόρατους κινδύνους του διαστήματος.

Για να μάθουμε περισσότερα για την απειλή της διαστημικής ακτινοβολίας και πώς να προστατεύσουμε τους αστροναύτες από αυτήν, μιλήσαμε με τον Διευθύνοντα Σύμβουλο της εταιρείας που κατασκευάζει το γιλέκο, StemRad, καθώς και στον συνταξιούχο αστροναύτη της NASA Scott Kelly, βετεράνο αποστολών διαστημικού σταθμού που είναι γνωστός για τον ρόλο του στην έρευνα στον αστροναύτη υγεία.

Οι αόρατοι κίνδυνοι της ακτινοβολίας

Εδώ στη Γη, προστατευόμαστε από την επικίνδυνη ακτινοβολία από τη μαγνητόσφαιρα του πλανήτη. Το μαγνητικό πεδίο γύρω από τη Γη παγιδεύει την ακτινοβολία σε δύο περιοχές που ονομάζονται ζώνες Van Allen, καθιστώντας την ασφαλή για εμάς στην επιφάνεια. Αλλά όταν οι αστροναύτες υπερβαίνουν τη χαμηλή τροχιά της Γης, όπως πρέπει για να επισκεφθούν το φεγγάρι (και άλλες πιθανές τοποθεσίες στο ηλιακό σύστημα, όπως ο Άρης), εκτίθενται σε επικίνδυνη ακτινοβολία.

Μακροπρόθεσμα, η έκθεση σε αυτή την ακτινοβολία — η οποία αποτελείται από φορτισμένα σωματίδια από τον ήλιο που ονομάζονται ηλιακά άνεμοι, σωματίδια που εκτοξεύονται σε εκτοξεύσεις μάζας στέμματος και κοσμικές ακτίνες — μπορούν να οδηγήσουν σε μια ποικιλία υγείας προβλήματα. Το πιο σημαντικό είναι ότι η έκθεση στην ακτινοβολία αυξάνει την πιθανότητα κάποιος να αναπτύξει καρκίνο ή διάφορες εκφυλιστικές ασθένειες. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η NASA και άλλες διαστημικές υπηρεσίες έχουν ένα όριο για το πόση ακτινοβολία μπορεί να εκτεθεί ένας αστροναύτης κατά τη διάρκεια της ζωής του.

Η έκθεση των αστροναυτών σε ένα τροχιακό περιβάλλον όπως ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός είναι πολύ λιγότερο από ό, τι θα ζούσαν σε ένα ταξίδι στο φεγγάρι, αλλά είναι ακόμα αρκετό για να επηρεάσει το πλήρωμα. «Μερικές φορές μπορείς να δεις κοσμικές ακτίνες να χτυπούν το βολβό του ματιού σου και συνειδητοποιείς ότι αυτή είναι ακτινοβολία και περνάει επίσης το σώμα σου καθώς και τα μάτια σου», είπε ο Scott Kelly, ο οποίος έχει υπηρετήσει πολλές αποστολές στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS). «Λοιπόν, είναι κάτι που γνωρίζετε».

Ταξιδεύοντας πέρα ​​από τη μαγνητόσφαιρα

Με τα σχέδια της NASA να στείλει ανθρώπους πίσω στο φεγγάρι και τελικά να στείλει μια αποστολή με πλήρωμα στον Άρη, το θέμα της έκθεσης στην ακτινοβολία προκαλεί μεγάλη ανησυχία. Οι προηγούμενες αποστολές στο φεγγάρι στο πλαίσιο του προγράμματος Apollo διήρκεσαν μόλις λίγες ημέρες και οι αστροναύτες ήταν Ευτυχώς να μην αντιμετωπίσετε κανένα φαινόμενο ηλιακών σωματιδίων που αύξησαν τα επίπεδα ακτινοβολίας στον χρόνο που ήταν Μακριά. Αλλά για αποστολές που διαρκούν εβδομάδες ή και μήνες, χρειαζόμαστε μια λύση για την προστασία των αστροναυτών από την ακτινοβολία.

Εκεί μπαίνει το γιλέκο AstroRad. Κατασκευασμένο από πολυμερές υλικό πλούσιο σε υδρογόνο, το γιλέκο καλύπτει τη λεκάνη και τον κορμό, προστατεύοντας τα πιο ευάλωτα όργανα από την ηλιακή ακτινοβολία. Μπορεί να φαίνεται περίεργο ότι η ακτινοπροστασία θα μπορούσε να εφαρμοστεί μόνο σε ορισμένα μέρη του σώματος και Ο διευθύνων σύμβουλος της StemRad, Oren Milstein, δήλωσε ότι πολλοί από αυτούς στη διαστημική βιομηχανία στους οποίους πρότεινε την ιδέα εξεπλάγησαν πολύ. Αλλά η προστασία ολόκληρου του σώματος θα ήταν απίστευτα δυσκίνητη και η καλύτερη προστασία θα ήταν κάτι που οι αστροναύτες θα μπορούσαν πραγματικά να φορούν και να κάνουν τη δουλειά τους.

Αντί για μια προσέγγιση όλα ή τίποτα, η επιλεκτική προστασία μπορεί να εξισορροπήσει την αποτελεσματικότητα και την πρακτικότητα. Εάν μπορείτε να προστατεύσετε μερικά από τα πιο ευάλωτα όργανα, όπως τους πνεύμονες ή τον ιστό του μαστού, μπορείτε να βοηθήσετε να κρατήσετε τους ανθρώπους ασφαλείς χωρίς να τους επιβαρύνετε υπερβολικά.

Εννοιολογώντας τους σωρευτικούς κινδύνους

Ως άνθρωποι, συνηθίζουμε συχνά να σκεφτόμαστε τον κίνδυνο με όρους άμεσου κινδύνου παρά μια σωρευτική διαδικασία. Σκεφτείτε τη διαφορά μεταξύ του φόβου της πτήσης σε σχέση με τον τρόπο που σκεφτόμαστε τους μακροπρόθεσμους κινδύνους για την υγεία όπως το κάπνισμα. Και όταν πρόκειται για το διάστημα, είναι φυσικό να σκεφτόμαστε τους κινδύνους όσον αφορά την αποτυχία πυραύλων ή την έκρηξη του διαστημικού σκάφους και είναι πιο δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς μοιάζει η σωρευτική έκθεση στην ακτινοβολία.

Ένας από τους βασικούς τρόπους για να μειώσετε τη αθροιστική έκθεση είναι να δημιουργήσετε προστασία που είναι αρκετά καλή για να προσφέρει κάποια προστασία, αλλά επίσης, ζωτικής σημασίας, είναι αρκετά άνετη ώστε να τη φορούν οι αστροναύτες. «Θέλουμε κάτι που όχι μόνο θα σε προστατεύει, αλλά θα είναι κάτι που θα ήθελες να φορέσεις», είπε η Kelly. Είναι μέλος του συμβουλευτικού συμβουλίου της StemRad και έχει ιδιαίτερη κατανόηση των προβλημάτων υγείας που αντιμετωπίζουν οι αστροναύτες καθώς ήταν μέρος του Η πρωτοποριακή δίδυμη μελέτη της NASA σχετικά με τις επιπτώσεις της διαστημικής πτήσης στο ανθρώπινο σώμα.

Ένα γιλέκο προστατεύει μέρη του σώματος ενώ εξακολουθεί να επιτρέπει την ελεύθερη κίνηση. Και μπορεί να είναι αποτελεσματικό ακόμα κι αν φοριέται μόνο μερικές φορές, όπως τόνισε ο Milstein: «Δεν είναι όλα ή καθόλου όσον αφορά τη διάρκεια χρήσης. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το προϊόν μόνο για το 70 τοις εκατό του χρόνου και θα εξακολουθεί να είναι πολύ ωφέλιμο. Μπορείτε να το βγάλετε για να κάνετε ντους ή να κάνετε επίπονες δραστηριότητες όπως η άσκηση. Γιατί η ακτινοβολία είναι αθροιστικό πράγμα».

Η σημασία της εργονομίας

Για να είναι ένα γιλέκο πρακτικό στις διαστημικές πτήσεις, οι αστροναύτες πρέπει να μπορούν να κινούνται ελεύθερα ενώ το φορούν. Το AstroRad έχει δοκιμαστεί στον ISS από πέντε αστροναύτες που το φορούσαν μέρα και νύχτα ενώ εκτελούσαν τις κανονικές τους υποχρεώσεις, για να δουν αν επηρεάζει τις κινήσεις τους.

"Για πολλά από τα ζωτικά πράγματα όπως το φαγητό και ο ύπνος - πράγματα που απαιτούν πολύ χρόνο - το γιλέκο ήταν εντάξει", είπε ο Milstein. Ωστόσο, το γιλέκο εμπόδισε ορισμένες κινήσεις, όπως το να σηκώσουν τα χέρια τους από πάνω, κάτι που έκανε πιο δύσκολες εργασίες όπως η εκφόρτωση ενός φορτηγού οχήματος.

«Η εκφόρτωση ενός φορτηγού οχήματος είναι πρόκληση γιατί όλα επιπλέουν», είπε η Kelly. «Όταν βγάζεις ένα σωρό αντικείμενα από μια τσάντα και ανοίγεις την τσάντα και όλα αρχίζουν να αιωρούνται και πρέπει να το διαχειριστείς αυτό, γίνεται πρόκληση». Είπε ότι η πρόκληση ήταν κυρίως διανοητική, καθώς απαιτεί από τους αστροναύτες να είναι εξαιρετικά προσεκτικοί και μεθοδικός. Αλλά οποιαδήποτε πρόσκρουση κίνησης θα κάνει ένα ήδη δύσκολο έργο πιο δύσκολο.

«Η μικροβαρύτητα κάνει σχεδόν τα πάντα πιο δύσκολο να γίνουν», είπε η Kelly.

Για να γίνει το γιλέκο όσο το δυνατόν πιο ευέλικτο χωρίς να θυσιάζεται η προστασία, είναι κατασκευασμένο από χιλιάδες εξάγωνα διαφορετικού βάθους που είναι τοποθετημένα σε ένα πλέγμα. Αυτό επιτρέπει σε ορισμένες περιοχές να έχουν παχύτερη προστασία από άλλες (όπως περισσότερη προστασία στους πνεύμονες), ενώ παράλληλα είναι αρκετά ευέλικτες ώστε να επιτρέπουν την κίνηση. Το γιλέκο διατίθεται προς το παρόν σε δύο μεγέθη, για ανδρικά και γυναικεία σώματα, αλλά υπάρχουν σχέδια για ένα αρθρωτό σύστημα που θα επέτρεπε στο γιλέκο να γίνει πιο κοντό ή μεγαλύτερο για να φιλοξενήσει περισσότερα διαφορετικά μεγέθη σώματα.

Δοκιμή προστασίας σε πραγματικό σενάριο

Οι δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στο AstroRad στον ISS ήταν για να κατανοήσουν την άνεση και την εφαρμογή των γιλέκων για τους αστροναύτες, αλλά δεν αξιολόγησαν την ποσότητα της ακτινοβολίας που μπλοκαρίστηκε. Για αυτό, ο καλύτερος τρόπος για να δοκιμάσετε την αποτελεσματικότητα του γιλέκου είναι να το δείτε σε μια κατάσταση συγκρίσιμη με μια πραγματική αποστολή με πλήρωμα.

Γι' αυτό η αποστολή Artemis I, η οποία δεν είχε πλήρωμα, περιελάμβανε τα δύο ομοιώματα Helga και Zohar που έχουν σχήμα κορμού και γεμάτα με ανιχνευτές. Οι δύο κορμοί έχουν σχεδιαστεί για να ανιχνεύουν εισερχόμενα σωματίδια ακτινοβολίας και ο ένας θα φοράει το γιλέκο, ώστε οι ομάδες να μπορούν να δουν πόσο αποτελεσματικό είναι το γιλέκο στο να σταματήσει αυτή την ακτινοβολία. Κατά τη διάρκεια της πτήσης 25 ημερών από τη Γη γύρω από τη Σελήνη και πίσω, θα εκτεθούν στο ίδιο περιβάλλον ακτινοβολίας που θα βρίσκονται οι αστροναύτες σε μελλοντικές αποστολές.

«Για πρώτη φορά, θα είμαστε σε θέση να ποσοτικοποιήσουμε τη δόση ακτινοβολίας και τη διείσδυση της ακτινοβολίας στο σώμα στο βαθύ διάστημα - κάτι που δεν έχει γίνει ποτέ. Και ταυτόχρονα, επικυρώστε ένα πιθανό αντίμετρο», είπε ο Milstein. «Θα είναι ένας θησαυρός δεδομένων σχετικά με την ανθρώπινη ευαισθησία στην ακτινοβολία σε επίπεδο οργάνων μέσα στο βαθύ διάστημα».

Το επίκεντρο του AstroRad είναι η προστασία από την ιονίζουσα ακτινοβολία καθώς αυτή είναι η πιο επικίνδυνη για την ανθρώπινη υγεία. Αλλά αυτή η δοκιμή θα δείξει επίσης εάν το γιλέκο είναι αποτελεσματικό στο να σταματήσει έναν άλλο τύπο ακτινοβολίας, που ονομάζονται γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες. Αυτή η ακτινοβολία υποβάθρου είναι δύσκολο να αποκλειστεί, επομένως το όφελος πιθανότατα θα είναι μόνο μικρό, αλλά όλα είναι χρήσιμα δεδομένα για μελλοντικά μέτρα προστασίας.

Η ψυχολογία της διαχείρισης κινδύνων

Η εξερεύνηση του διαστήματος θα συνοδεύεται πάντα με έναν βαθμό κινδύνου και οι αστροναύτες διδάσκονται να μοιράζουν αυτή την πραγματικότητα ως μέρος της δουλειάς τους. «Είσαι εκπαιδευμένος να εστιάζεις στη δουλειά σου και σε πράγματα που μπορείς να ελέγξεις και να αγνοείς οτιδήποτε άλλο», εξήγησε η Kelly. «Έχετε επίγνωση του κινδύνου, αλλά δεν τον αφήνετε να σας ανατρέψει».

Η ακτινοβολία είναι μόνο ένας από τους πολλούς κινδύνους που αντιμετωπίζουν οι αστροναύτες. Ωστόσο, σε αντίθεση με τους άμεσους κινδύνους όπως οι αποτυχίες εκτόξευσης, η ακτινοβολία είναι «αυτός ο άγνωστος κίνδυνος», είπε η Kelly. «Είναι ένας διαρκής κίνδυνος στον οποίο εκτίθεσαι για το υπόλοιπο της ζωής σου».

Υπάρχει ηθική υποχρέωση για τις διαστημικές υπηρεσίες να κρατούν τους αστροναύτες τους όσο πιο ασφαλείς μπορούν τόσο από την άποψη των άμεσων κινδύνων όσο και από την άποψη των μακροπρόθεσμων επιπτώσεων στην υγεία. Για τις αποστολές Artemis στο φεγγάρι και για μελλοντικές εξερευνήσεις πληρώματος πιο μακριά, η προστασία από την ακτινοβολία θα είναι σημαντικό μέρος αυτού.

Για τον Kelly, το κλειδί για την προσέγγισή του στη διαχείριση κινδύνων είναι η ισορροπία, η οποία περιλαμβάνει τον μετριασμό των κινδύνων που μπορούν να αντιμετωπιστούν και τον χειρισμό εκείνων που δεν μπορούν να αντιμετωπιστούν. «Το κάνουμε όσο πιο ασφαλές μπορούμε εντός λογικής», είπε. «Αν ήθελες τα πράγματα να είναι 100% ασφαλή, δεν θα άφηνες ποτέ το σπίτι σου».

Συστάσεις των συντακτών

• Η NASA αποκαθιστά την επαφή με το ελικόπτερο του Άρη μετά από εννέα εβδομάδες σιωπής
• Οι εθελοντές της NASA θα ζήσουν σε έναν προσομοιωμένο βιότοπο του Άρη για έναν ολόκληρο χρόνο
• Πώς να παρακολουθήσετε δύο αστροναύτες των ΗΠΑ σε έναν διαστημικό περίπατο στον ISS την Παρασκευή
• Η NASA έχασε την επαφή με το ελικόπτερο Mars Ingenuity για μια εβδομάδα — αλλά είναι εντάξει τώρα
• Οι συμβουλές της NASA για την παρακολούθηση του ουρανού τον Ιούνιο περιλαμβάνουν τον Άρη στην Κυψέλη