NASAn suunnitelma suojella Marsin astronautit säteilyltä

Artemis I -tehtävässä, joka sai äskettäin päätökseen historiallisen koelennon kuun ympäri, ei ollut yhtään astronautteja, mutta siinä oli kaksi erikoismatkustajat: Helga ja Zohar, pari erittäin anatomisesti yksityiskohtaista nukkevartaloa, joista toisella oli yllään erityinen säteilysuojaliivi. matka. Heidän tehtävänsä? Mittaa säteilyaltistusta syvässä avaruudessa ja selvitä, voiko liivi auttaa suojelemaan astronauteja avaruuden näkymättömiltä vaaroilta.

Lisätietoa avaruussäteilyn uhasta ja astronautien suojelemisesta sitä vastaan ​​keskustelimme liivejä valmistavan yrityksen toimitusjohtajan kanssa, StemRad sekä eläkkeellä oleva NASA-astronauti Scott Kelly, avaruusasematehtävien veteraani, joka tunnetaan hyvin roolistaan ​​astronautin tutkimuksessa terveys.

Säteilyn näkymätön vaara

Täällä maan päällä planeetan magnetosfääri suojaa meitä vaaralliselta säteilyltä. Maapallon ympärillä oleva magneettikenttä vangitsee säteilyn kahteen alueeseen, joita kutsutaan Van Allenin vyöhykkeiksi, mikä tekee siitä turvallisen meille pinnalla. Mutta kun astronautit ylittävät matalan Maan kiertoradan, koska heidän täytyy vierailla kuussa (ja muissa aurinkokunnan mahdollisissa paikoissa, kuten Marsissa), he altistuvat vaaralliselle säteilylle.

Pitkällä aikavälillä altistuminen tälle säteilylle, joka koostuu auringosta peräisin olevista varautuneista hiukkasista, joita kutsutaan aurinkoenergiaksi tuulet, hiukkaset, jotka sinkoutuvat koronan massapurkausten yhteydessä ja kosmiset säteet – voivat johtaa monenlaisiin terveyteen ongelmia. Merkittävin säteilyaltistus lisää todennäköisyyttä, että joku sairastuu syöpää tai erilaisia ​​rappeuttavia sairauksia. Siksi NASA: lla ja muilla avaruusjärjestöillä on rajoitus sille, kuinka suurelle säteilylle astronautti voi altistua elämänsä aikana.

Altistusastronautit kokevat kiertoradalla, kuten Kansainvälinen avaruusasema paljon vähemmän kuin he kokisivat matkalla kuuhun, mutta se riittää silti vaikuttamaan miehistöön. "Joskus voit nähdä kosmisten säteiden osuvan silmämunaan ja ymmärrät, että se on säteilyä ja se myös kulkee läpi kehosi ja silmäsi", sanoi Scott Kelly, joka on palvellut useita tehtäviä kansainvälisellä avaruusasemalla (ISS). "Joten se on jotain, jonka olet tietoinen."

Matkalla magnetosfäärin ulkopuolelle

Koska NASA aikoo lähettää ihmisiä takaisin kuuhun ja lopulta lähettää miehistön matka Marsiin, säteilyaltistus on suuri huolenaihe. Aiemmat Apollo-ohjelman Kuu-lennot kestivät vain muutaman päivän, ja astronautit olivat Onneksi ei kokenut aurinkohiukkasten tapahtumia, jotka nostivat säteilytasoa sinä aikana, kun ne olivat pois. Mutta viikkoja tai jopa kuukausia kestäviin tehtäviin tarvitsemme ratkaisun astronautien suojelemiseksi säteilyltä.

Siinä AstroRad-liivi tulee käyttöön. Vetypitoisesta polymeerimateriaalista valmistettu liivi peittää lantion ja vartalon ja suojaa haavoittuvimpia elimiä auringon säteilyltä. Saattaa tuntua yllättävältä, että säteilysuojaa voidaan soveltaa vain tiettyihin kehon osiin ja StemRadin toimitusjohtaja Oren Milstein sanoi, että monet avaruusalan toimijat, joille hän esitti idean, olivat yllättyneitä liian. Mutta koko kehon suojaus olisi uskomattoman hankalaa, ja paras suoja olisi jotain, jota astronautit voisivat käyttää ja silti tehdä työnsä.

Kaikki tai ei mitään -lähestymistavan sijaan valikoiva suojaus voi tasapainottaa tehokkuuden ja käytännöllisyyden. Jos pystyt suojelemaan joitain haavoittuvimpia elimiä, kuten keuhkoja tai rintakudosta, voit auttaa pitämään ihmiset turvassa rasittamatta heitä liikaa.

Kumulatiivisten riskien käsite

Ihmisinä olemme usein tottuneet ajattelemaan riskejä välittömänä vaarana kuin kumulatiivisena prosessina. Ajattele eroa lentämisen pelon ja sen välillä, miten ajattelemme pitkäaikaisia ​​terveysriskejä, kuten tupakointia. Ja mitä tulee avaruuteen, on luonnollista ajatella vaaroja, jotka liittyvät rakettien epäonnistumiseen tai avaruusalusten räjähtämiseen, ja vaikeampaa kuvitella, miltä kumulatiivinen säteilyaltistus näyttää.

Yksi tärkeimmistä tavoista vähentää kumulatiivista altistumista on tehdä suojasta, joka on riittävän hyvä tarjoamaan jonkin verran suojaa, mutta joka on elintärkeää, on myös riittävän mukava, jotta astronautit käyttävät sitä. "Haluamme jotain, joka ei vain suojelisi sinua, vaan olisi jotain, jota haluaisit käyttää", Kelly sanoi. Hän on StemRadin neuvottelukunnan jäsen ja hänellä on erityinen ymmärrys astronautien terveysongelmista kuuluessaan NASAn uraauurtava kaksoistutkimus avaruuslentojen vaikutuksista ihmiskehoon.

Liivi suojaa vartalon osia ja sallii silti vapaan liikkumisen. Ja se voi olla tehokas, vaikka sitä olisi käytetty vain osan ajasta, kuten Milstein huomautti: "Käytön keston kannalta se ei ole kaikki tai ei yhtään. Voit käyttää tuotetta vain 70 prosenttia ajasta, ja se on edelleen erittäin hyödyllinen. Voit ottaa sen pois suihkussa tai tehdäksesi rasittavia aktiviteetteja, kuten liikuntaa. Koska säteily on kumulatiivista."

Ergonomian merkitys

Jotta liivi olisi käytännöllinen avaruuslennolla, astronautien on voitava liikkua vapaasti sen päällä. AstroRadia on testannut ISS: llä viisi astronauttia, jotka käyttivät sitä päivin ja öin suorittaessaan säännöllisiä työtehtäviään nähdäkseen, haittaako se heidän liikkeitä.

"Moniin elintärkeisiin asioihin, kuten syömiseen ja nukkumiseen - asioihin, jotka vievät paljon aikaa - liivi oli hyvä", Milstein sanoi. Liivi kuitenkin esti tiettyjä liikkeitä, kuten käsien nostamista pään yläpuolelle, mikä vaikeutti tehtäviä, kuten rahtiajoneuvon purkamista.

"Rastiajoneuvon purkaminen on haastavaa, koska kaikki kelluu", Kelly sanoi. "Kun otat pussista kasan tavaroita ja avaat pussin ja ne kaikki alkavat kellua pois ja sinun on hallittava sitä, siitä tulee haaste." Hän sanoi, että haaste oli enimmäkseen henkinen, koska se vaatii astronauteilta erittäin varovaisuutta ja menetelmällinen. Mutta mikä tahansa liikkeen estäminen tekee jo ennestään vaikeasta tehtävästä vaikeampaa.

"Mikropainovoima tekee melkein kaikesta vaikeampaa tehdä", Kelly sanoi.

Jotta liivi olisi mahdollisimman joustava suojasta tinkimättä, se on valmistettu tuhansista eri syvyyksistä kuusikulmioista, jotka on sovitettu verkkoon. Tämä sallii tietyillä alueilla paksumman suojan kuin toisilla (kuten enemmän keuhkojen suojan), mutta silti riittävän joustava salliakseen liikkumisen. Liiviä on tällä hetkellä saatavana kahta kokoa, miesten ja naisten vartalolle, mutta suunnitelmissa on myös modulaarinen järjestelmä, joka mahdollistaisi liivin lyhentämisen tai pidemmän, jotta siihen mahtuisi enemmän erikokoisia kehot.

Testataan suojausta todellisessa tilanteessa

AstroRadilla ISS: llä tehtyjen testien tarkoituksena oli ymmärtää astronauttien liivien mukavuus ja istuvuus, mutta ne eivät arvioineet estyneen säteilyn määrää. Sitä varten paras tapa testata liivin tehokkuutta on nähdä se tilanteessa, joka on verrattavissa todelliseen miehistötehtävään.

Siksi Artemis I -tehtävä, joka oli miehittämätön, sisälsi kaksi nukkea Helga ja Zohar, jotka ovat vartalon muotoisia ja täynnä ilmaisimia. Molemmat torsot on suunniteltu havaitsemaan saapuvia säteilyhiukkasia, ja toisella on liivi päällä, jotta joukkueet voivat nähdä, kuinka tehokkaasti liivi pysäyttää tämän säteilyn. 25 päivää kestävän lennon aikana Maasta Kuun ympäri ja takaisin ne altistuvat samalle säteilyympäristölle kuin astronautit tulevissa tehtävissä.

"Ensimmäistä kertaa koskaan pystymme mittaamaan säteilyannoksen ja säteilyn tunkeutumisen kehoon syvässä avaruudessa - mitä ei ole koskaan tehty. Ja samalla vahvista mahdollinen vastatoimi", Milstein sanoi. "Se tulee olemaan tietojen aarreaitta ihmisen alttiudesta säteilylle elintason syvässä avaruudessa."

AstroRadin painopiste on suojautua ionisoivaa säteilyä vastaan, koska se on vaarallisinta ihmisten terveydelle. Mutta tämä testi osoittaa myös, onko liivi tehokas pysäyttämään muun tyyppisen säteilyn, jota kutsutaan galaktisiksi kosmisiksi säteiksi. Tätä taustasäteilyä on vaikea estää, joten hyöty on todennäköisesti vain vähäinen, mutta se on kaikki hyödyllistä tietoa tulevia suojatoimenpiteitä varten.

Riskienhallinnan psykologia

Avaruuden tutkimiseen liittyy aina tietty riski, ja astronautit opetetaan jakamaan tämä todellisuus osaksi työtään. "Sinua on koulutettu keskittymään työhönsä ja asioihin, joita voit hallita, ja jättämään huomiotta kaiken muun", Kelly selitti. "Olet tietoinen riskistä, mutta et anna sen lannistaa sinua."

Säteily on vain yksi monista riskeistä, joita astronautit käsittelevät. Toisin kuin välittömät riskit, kuten laukaisuhäiriöt, säteily on "tämä tuntematon riski", Kelly sanoi. "Se on pitkäaikainen riski, jolle altistat itsesi loppuelämäsi ajan."

Avaruusjärjestöillä on moraalinen velvollisuus pitää astronautinsa mahdollisimman turvassa sekä välittömien riskien että pitkäaikaisten terveysvaikutusten osalta. Säteilysuojelu on tärkeä osa sitä Artemis-lennoilla kuuhun ja tulevissa miehistötutkimuksissa kauempanakin.

Kellylle avain hänen lähestymistapaansa riskienhallintaan on tasapaino, joka sisältää niiden riskien vähentämisen, joita voidaan käsitellä, ja niiden riskien käsittelemistä, joita ei voida käsitellä. "Teemme siitä niin turvallisen kuin pystymme järjen rajoissa", hän sanoi. "Jos haluaisit asioiden olevan 100 % turvassa, et koskaan lähtisi kotoa."

Toimittajien suositukset

• NASA palautti yhteyden Mars-helikopteriin yhdeksän viikon hiljaisuuden jälkeen
• NASAn vapaaehtoiset elävät simuloidussa Marsin elinympäristössä koko vuoden
• Kuinka katsella kahta yhdysvaltalaista astronauttia avaruuskävelyllä ISS: llä perjantaina
• NASA menetti yhteyden Mars Ingenuity -helikopteriin viikoksi - mutta nyt se on kunnossa
• NASAn kesäkuun taivaankatseluvinkkeihin kuuluu Mars mehiläispesässä