NASA plaan kaitsta Marsi astronaute kiirguse eest

Missioonil Artemis I, mis lõpetas hiljuti ajaloolise katselennu ümber Kuu, ei olnud pardal ühtegi astronauti, kuid sellel oli kaks väga erireisijad: Helga ja Zohar, paar väga anatoomiliselt detailset mannekeeni torsot, millest üks kandis spetsiaalset kiirguskaitsevesti. teekonda. Nende missioon? Mõõtke kiirguskoormust süvakosmoses ja tehke kindlaks, kas vest aitab kaitsta astronaute kosmosenägematute ohtude eest.

Et rohkem teada saada kosmosekiirguse ohust ja astronaute selle eest kaitsmisest, rääkisime vesti valmistava ettevõtte tegevjuhiga, StemRad, samuti pensionil NASA astronaudile Scott Kellyle, kosmosejaamade missioonide veteranile, kes on tuntud oma rolli poolest astronaudi uurimisel. tervist.

Kiirguse nähtamatud ohud

Siin Maal kaitseb meid ohtliku kiirguse eest planeedi magnetosfäär. Maad ümbritsev magnetväli püüab kiirguse kahte piirkonda, mida nimetatakse Van Alleni vöödeks, muutes selle meie jaoks pinnal ohutuks. Kuid kui astronaudid lähevad Maa madalast orbiidist kaugemale, kui nad peavad Kuud (ja muid päikesesüsteemi potentsiaalseid kohti, näiteks Marsi) külastama, puutuvad nad kokku ohtliku kiirgusega.

Pikemas perspektiivis kokkupuude selle kiirgusega, mis koosneb päikese laetud osakestest, mida nimetatakse päikeseenergiaks tuuled, osakesed, mis paiskuvad välja koronaalmassi väljaheites ja kosmilised kiired – võivad põhjustada mitmesuguseid tervisekahjustusi probleeme. Kõige olulisem on see, et kiirgusega kokkupuude suurendab tõenäosust, et kellelgi tekib vähk või mitmesugused degeneratiivsed haigused. Seetõttu on NASAl ja teistel kosmoseagentuuridel piirang selle kohta, kui palju kiirgust astronaut oma elu jooksul kokku puutub.

Kokkupuute astronaudid kogevad orbitaalses keskkonnas nagu Rahvusvaheline Kosmosejaam palju vähem, kui nad kuuleksid reisil, kuid see on siiski piisav, et meeskonda mõjutada. "Mõnikord näete kosmilisi kiiri silmamuna tabamas ja mõistate, et see on kiirgus ja see läbib ka nii teie keha kui ka silmad," ütles Scott Kelly, kes on teeninud rahvusvahelises kosmosejaamas mitmeid missioone (ISS). "Nii et see on midagi, millest olete teadlik."

Magnetosfäärist kaugemale jõudmine

Kuna NASA kavatseb saata inimesed tagasi Kuule ja lõpuks saata meeskonnaga missioon Marsile, on kiirgusega kokkupuute küsimus suur probleem. Varasemad missioonid Kuule Apollo programmi raames kestsid vaid paar päeva ja astronaudid olid Õnn, et ei kogenud ühtegi päikeseosakeste sündmust, mis tõstis kiirgustaset sel ajal, kui nad olid ära. Kuid nädalaid või isegi kuid kestvate missioonide jaoks vajame lahendust astronautide kaitsmiseks kiirguse eest.

Siit tulebki AstroRadi vest. Vesinikurikkast polümeermaterjalist valmistatud vest katab vaagna ja torso, kaitstes kõige haavatavamaid elundeid päikesekiirguse eest. Võib tunduda üllatav, et kiirguskaitset saab rakendada ainult teatud kehaosadele ja StemRadi tegevjuht Oren Milstein ütles, et paljud kosmosetööstuse töötajad, kellele ta selle idee välja tõi, olid üllatunud ka. Kuid kogu keha kaitse oleks uskumatult tülikas ja parim kaitse oleks midagi, mida astronaudid saaksid tegelikult kanda ja ikkagi oma tööd teha.

Kõik või mitte midagi lähenemisviisi asemel võib valikuline kaitse tasakaalustada tõhusust ja praktilisust. Kui suudate kaitsta mõnd kõige haavatavamat elundit, nagu kopse või rinnakude, saate aidata inimesi turvaliselt hoida neid liigselt koormamata.

Kumulatiivsete riskide kontseptualiseerimine

Inimestena oleme sageli rohkem harjunud mõtlema riskile otsese ohu kui kumulatiivse protsessina. Mõelge erinevusele lennuhirmu ja selle vahel, kuidas me mõtleme pikaajalistest terviseohtudest nagu suitsetamine. Ja mis puutub kosmosesse, siis on loomulik mõelda ohtudele, mis on seotud rakettide rikkega või kosmoseaparaadi plahvatusega, ning raskem ette kujutada, milline näeb välja kumulatiivne kokkupuude kiirgusega.

Üks peamisi viise kumulatiivse kokkupuute vähendamiseks on luua kaitse, mis on piisavalt hea, et pakkuda teatud kaitset, kuid mis on eluliselt vajalik, piisavalt mugav, et astronaudid seda kannaksid. "Me tahame midagi, mis mitte ainult ei kaitseks teid, vaid oleks midagi, mida soovite kanda," ütles Kelly. Ta on StemRadi nõuandekogu liige ja tal on eriline arusaam terviseprobleemidest, millega astronaudid kokku puutuvad, kuna ta oli osa NASA murranguline kaksik-uuring kosmoselendude mõjude kohta inimkehale.

Vest kaitseb kehaosi, võimaldades samas vaba liikumist. Ja see võib olla tõhus isegi siis, kui seda kantakse vaid osa ajast, nagu märkis Milstein: „Kasutuskestuse osas pole kõik või mitte ükski. Saate toodet kasutada vaid 70 protsenti ajast ja see on endiselt väga kasulik. Võite selle ära võtta, et duši all käia või pingutada, näiteks treenida. Sest kiirgus on kumulatiivne asi.

Ergonoomika tähtsus

Selleks, et vest oleks kosmoselendudel praktiline, peavad astronaudid saama seda kandes vabalt ringi liikuda. AstroRadi on ISS-il katsetanud viis astronauti, kes kandsid seda päeval ja öösel oma tavapäraste ülesannete täitmisel, et näha, kas see ei kahjusta nende liikumist.

"Paljude oluliste asjade jaoks, nagu söömine ja magamine - asjad, mis võtavad palju aega -, oli vest hea," ütles Milstein. Kuid vest takistas teatud liigutusi, näiteks käte tõstmist pea kohale, mis raskendas selliseid ülesandeid nagu kaubaveoki mahalaadimine.

"Kaubasõiduki mahalaadimine on keeruline, sest kõik ujub," ütles Kelly. "Kui võtate kotist välja hunniku esemeid ja avate koti ning need hakkavad kõik minema ja sa pead sellega hakkama saama, sellest saab väljakutse." Ta ütles, et väljakutse oli enamasti vaimne, kuna see nõuab astronautidelt äärmiselt ettevaatlikkust ja metoodiline. Kuid igasugune liikumise takistamine muudab niigi raske ülesande raskemaks.

"Mikrogravitatsioon muudab peaaegu kõike raskemaks teha, " ütles Kelly.

Et vest oleks võimalikult paindlik ilma kaitset ohverdamata, on see valmistatud tuhandetest erineva sügavusega kuusnurkadest, mis on paigaldatud võrku. See võimaldab teatud aladel omada paksemat kaitset kui teistel (nt rohkem kaitset kopsude kohal), olles samas piisavalt paindlik, et võimaldada liikumist. Vesti on praegu kahes suuruses, meeste ja naiste kehale, kuid plaanis on ka moodul süsteem, mis võimaldaks vesti lühemaks või pikemaks muuta, et mahutada rohkem erineva suurusega kehad.

Kaitse testimine reaalses maailmas

ISS-i AstroRadiga tehtud katsed pidid mõistma astronautide vestide mugavust ja sobivust, kuid need ei hinnanud blokeeritud kiirguse hulka. Selleks on parim viis vesti tõhususe testimiseks näha seda olukorras, mis on võrreldav tõelise meeskonnatööga.

Seetõttu hõlmas Artemis I missioon, mis oli meeskonnata, kahte mannekeeni Helga ja Zohar, mis on torsokujulised ja täidetud detektoritega. Kaks torsot on loodud sissetulevate kiirgusosakeste tuvastamiseks ja üks kannab vesti, et meeskonnad saaksid näha, kui tõhusalt vest seda kiirgust peatab. 25-päevase lennu ajal Maalt ümber Kuu ja tagasi puutuvad nad kokku sama kiirguskeskkonnaga, millega astronaudid tulevastel missioonidel.

"Esimest korda suudame kvantifitseerida kiirgusdoosi ja kiirguse tungimist kehasse süvakosmoses - midagi, mida pole kunagi tehtud. Ja samal ajal kinnitage potentsiaalne vastumeede, "ütles Milstein. "See on andmete varakamber inimeste vastuvõtlikkuse kohta kiirgusele elundi tasandil süvakosmoses."

AstroRad keskendub kaitsele ioniseeriva kiirguse eest, kuna see on inimeste tervisele kõige ohtlikum. Kuid see test näitab ka seda, kas vest peatab tõhusalt teist tüüpi kiirgust, mida nimetatakse galaktilisteks kosmilisteks kiirteks. Seda taustkiirgust on raske blokeerida, nii et kasu on tõenäoliselt väike, kuid see kõik on kasulikud andmed tulevaste kaitsemeetmete jaoks.

Riskijuhtimise psühholoogia

Kosmose uurimisega kaasneb alati teatud risk ja astronautidele õpetatakse seda reaalsust oma töö osana lahterdama. "Teid on koolitatud keskenduma oma tööle ja asjadele, mida saate kontrollida, ning ignoreerima kõike muud," selgitas Kelly. "Te olete riskist teadlik, kuid te ei lase sellel end teovõimetuks muuta."

Kiirgus on vaid üks paljudest riskidest, millega astronaudid tegelevad. Kuid erinevalt otsestest riskidest, nagu starditõrked, on kiirgus "see tundmatu risk", ütles Kelly. "See on püsiv risk, millega puutute kokku kogu ülejäänud elu."

Kosmoseagentuuridel on moraalne kohustus hoida oma astronaudid võimalikult ohutuna nii vahetute riskide kui ka pikaajaliste tervisemõjude osas. Artemise missioonidel Kuule ja tulevaste meeskonnaga kaugemate uuringute jaoks on kiirguskaitse selle oluline osa.

Kelly jaoks on tema riskijuhtimise lähenemisviisi võti tasakaal, mis hõlmab nende riskide maandamist, millega saab toime tulla, ja nende riskide käsitlemist, mida ei saa. "Teeme selle nii turvaliseks, kui mõistlikkuse piires võimalik," ütles ta. "Kui soovite, et asjad oleksid 100% ohutud, ei lahkuks te kunagi oma majast."

Toimetajate soovitused

• NASA taastab pärast üheksanädalast vaikust kontakti Marsi helikopteriga
• NASA vabatahtlikud elavad simuleeritud Marsi elupaigas terve aasta
• Kuidas vaadata kahte USA astronauti reedel ISS-is kosmoseskäigul
• NASA kaotas nädalaks kontakti Mars Ingenuity helikopteriga, kuid nüüd on kõik korras
• NASA juunikuu taevavaatlusnõuanded hõlmavad Marsi mesilas