NASA-in plan zaštite astronauta na Marsu od radijacije

Misija Artemis I, koja je nedavno završila povijesni probni let oko Mjeseca, nije imala nijednog astronauta - ali je imala dva vrlo posebni putnici: Helga i Zohar, par vrlo anatomski detaljnih torza lutki, od kojih je jedan nosio poseban prsluk za zaštitu od zračenja za putovanje. Njihova misija? Izmjerite izloženost zračenju u dubokom svemiru i odredite može li prsluk zaštititi astronaute od nevidljivih opasnosti svemira.

Kako bismo saznali više o prijetnji svemirskog zračenja i kako zaštititi astronaute od njega, razgovarali smo s izvršnim direktorom tvrtke koja proizvodi prsluk, StemRad, kao i umirovljenom NASA-inom astronautu Scottu Kellyju, veteranu misija na svemirskim postajama koji je dobro poznat po svojoj ulozi u istraživanju astronauta zdravlje.

Neviđene opasnosti zračenja

Ovdje na Zemlji, magnetosfera planeta nas štiti od opasnog zračenja. Magnetsko polje oko Zemlje hvata zračenje u dva područja koja se zovu Van Allenovi pojasevi, čineći ga sigurnim za nas na površini. Ali kada astronauti odu izvan niske Zemljine orbite, jer moraju posjetiti Mjesec (i druge potencijalne lokacije u Sunčevom sustavu, poput Marsa), izloženi su opasnom zračenju.

Dugoročno gledano, izloženost ovom zračenju — koje se sastoji od nabijenih čestica Sunca koje se nazivaju solarnim vjetrovi, čestice izbačene u izbačajima koronalne mase i kozmičke zrake — mogu dovesti do raznih zdravstvenih problema. Što je najvažnije, izloženost zračenju povećava vjerojatnost da će netko razviti rak ili razne degenerativne bolesti. Zato NASA i druge svemirske agencije imaju ograničenje koliko zračenja astronaut može biti izložen tijekom svog života.

Izloženost koju astronauti doživljavaju u orbitalnom okruženju poput Međunarodne svemirske postaje puno manje nego što bi doživjeli na putovanju na Mjesec, ali je još uvijek dovoljno da utječe na posadu. "Ponekad možete vidjeti kozmičke zrake kako pogađaju vašu očnu jabučicu i shvatite da je to radijacija i da također prolazi kroz vaše tijelo kao i vaše oči,” rekao je Scott Kelly, koji je služio više misija na Međunarodnoj svemirskoj postaji (ISS). "Dakle, to je nešto čega ste svjesni."

Izaći izvan magnetosfere

S NASA-inim planovima da pošalje ljude natrag na Mjesec i na kraju da pošalje misiju s posadom na Mars, pitanje izloženosti radijaciji je velika briga. Prethodne misije na Mjesec u okviru programa Apollo trajale su samo nekoliko dana, a astronauti su Srećom da nismo doživjeli nijedan događaj solarnih čestica koji je podigao razinu radijacije u vrijeme kada je bio daleko. Ali za misije koje traju tjednima ili čak mjesecima potrebno nam je rješenje za zaštitu astronauta od radijacije.

Tu na scenu dolazi AstroRad prsluk. Izrađen od polimernog materijala bogatog vodikom, prsluk prekriva zdjelicu i torzo, štiteći najosjetljivije organe od sunčevog zračenja. Moglo bi se činiti iznenađujućim da se zaštita od zračenja može primijeniti samo na određene dijelove tijela, i Izvršni direktor StemRada Oren Milstein rekao je da su mnogi od onih u svemirskoj industriji kojima je predstavio ideju bili iznenađeni isto. Ali zaštita cijelog tijela bila bi nevjerojatno glomazna, a najbolja zaštita bi bila nešto što bi astronauti mogli nositi i još uvijek raditi svoj posao.

Umjesto pristupa sve ili ništa, selektivna zaštita može uravnotežiti učinkovitost i praktičnost. Ako možete zaštititi neke od najosjetljivijih organa, kao što su pluća ili tkivo dojke, možete pomoći da ljudi budu sigurni bez da ih pretjerano opterećujete.

Konceptualizacija kumulativnih rizika

Kao ljudi, često smo navikli razmišljati o riziku u smislu neposredne opasnosti nego kumulativnog procesa. Razmislite o razlici između straha od letenja i načina na koji razmišljamo o dugoročnim zdravstvenim opasnostima poput pušenja. A kada je riječ o svemiru, prirodno je razmišljati o opasnostima u smislu kvara raketa ili eksplozije svemirskih letjelica, a teže je zamisliti kako izgleda kumulativna izloženost zračenju.

Jedan od ključnih načina za smanjenje kumulativne izloženosti je izrada zaštite koja je dovoljno dobra da pruži određenu zaštitu, ali također, vitalno, dovoljno udobna da je astronauti mogu nositi. "Želimo nešto što ne samo da bi vas zaštitilo, već bi bilo nešto što biste htjeli nositi", rekla je Kelly. On je član savjetodavnog odbora za StemRad i ima posebno razumijevanje zdravstvenih problema s kojima se suočavaju astronauti budući da je bio dio NASA-ina revolucionarna studija blizanaca o učincima svemirskih letova na ljudsko tijelo.

Prsluk štiti dijelove tijela, a istovremeno omogućuje slobodno kretanje. A može biti učinkovit čak i ako se nosi samo neko vrijeme, kao što je istaknuo Milstein: “Nije sve ili ništa u smislu trajanja upotrebe. Proizvod možete koristiti samo 70 posto vremena i još uvijek će biti vrlo koristan. Možete ga skinuti za tuširanje ili za naporne aktivnosti poput tjelovježbe. Jer radijacija je kumulativna stvar.”

Važnost ergonomije

Da bi prsluk bio praktičan u svemirskim letovima, astronauti se moraju slobodno kretati dok ga nose. AstroRad je na ISS-u testiralo pet astronauta koji su ga nosili danju i noću dok su obavljali svoje redovne dužnosti, kako bi vidjeli ometa li im kretanje.

"Za mnoge vitalne stvari poput jela i spavanja - stvari koje oduzimaju puno vremena - prsluk je bio u redu", rekao je Milstein. Međutim, prsluk je ometao određene pokrete kao što je podizanje ruku iznad glave, što je otežavalo zadatke poput istovara teretnog vozila.

"Istovar teretnog vozila je izazov jer sve pluta", rekla je Kelly. "Kada vadite hrpu predmeta iz torbe i otvorite torbu, a oni počnu lebdjeti i to morate riješiti, postaje izazov.” Rekao je da je izazov većinom mentalni, jer zahtijeva od astronauta da budu izuzetno oprezni i metodički. Ali svako ometanje kretanja otežat će ionako težak zadatak.

"Mikrogravitacija otežava gotovo sve", rekla je Kelly.

Kako bi prsluk bio što fleksibilniji bez žrtvovanja zaštite, napravljen je od tisuća šesterokuta različitih dubina koji su uklopljeni u mrežu. To omogućuje da određena područja imaju deblju zaštitu od drugih (kao što je veća zaštita pluća), a istovremeno su dovoljno fleksibilna da dopuste kretanje. Prsluk trenutno dolazi u dvije veličine, za muško i žensko tijelo, ali postoje planovi za modularni sustav koji bi omogućio da prsluk postane kraći ili dulji kako bi se prilagodio većem broju različitih veličina tijela.

Testiranje zaštite u scenariju stvarnog svijeta

Testovi provedeni na AstroRadu na ISS-u trebali su razumjeti udobnost i pristajanje prsluka za astronaute, ali nisu procijenili količinu zračenja koja je bila blokirana. Za to je najbolji način testiranja učinkovitosti prsluka vidjeti ga u situaciji usporedivoj s pravom misijom s posadom.

Zato je misija Artemis I, koja je bila oslobođena, uključivala dvije lutke Helgu i Zohar koje su u obliku torza i pune detektora. Dva su torza dizajnirana za otkrivanje nadolazećih čestica zračenja, a jedan će nositi prsluk tako da će timovi moći vidjeti koliko je prsluk učinkovit u zaustavljanju ovog zračenja. Tijekom 25-dnevnog leta od Zemlje oko Mjeseca i natrag, bit će izloženi istom okruženju zračenja kakvom će biti astronauti u budućim misijama.

“Prvi put ikada, moći ćemo kvantificirati dozu zračenja i prodor zračenja u tijelo u dubokom svemiru - nešto što nikada nije učinjeno. I u isto vrijeme potvrditi potencijalnu protumjeru,” rekao je Milstein. "To će biti riznica podataka o ljudskoj osjetljivosti na zračenje na razini organa unutar dubokog svemira."

Fokus AstroRada je na zaštiti od ionizirajućeg zračenja jer je ono najopasnije za ljudsko zdravlje. Ali ovaj test će također pokazati je li prsluk učinkovit u zaustavljanju druge vrste zračenja, zvane galaktičke kozmičke zrake. Ovo pozadinsko zračenje teško je blokirati, tako da će korist vjerojatno biti samo mala, ali sve su to korisni podaci za buduće mjere zaštite.

Psihologija upravljanja rizicima

Istraživanje svemira uvijek će biti povezano s određenim stupnjem rizika, a astronaute se uči da ovu stvarnost razdvajaju kao dio svog posla. "Trenirani ste da se usredotočite na svoj posao i stvari koje možete kontrolirati, a zanemarite sve ostalo", objasnila je Kelly. "Svjesni ste rizika, ali ne dopuštate da vas onesposobi."

Radijacija je samo jedan od mnogih rizika s kojima se astronauti suočavaju. Međutim, za razliku od neposrednih rizika poput neuspjeha lansiranja, radijacija je "taj nepoznati rizik", rekla je Kelly. "To je dugotrajni rizik kojem se izlažete do kraja života."

Svemirske agencije imaju moralnu obvezu čuvati svoje astronaute koliko god mogu, kako u smislu neposrednih rizika tako i u smislu dugoročnih utjecaja na zdravlje. Za misije Artemis na Mjesec i za buduća istraživanja s posadom dalje, zaštita od zračenja bit će važan dio toga.

Za Kellyja, ključ njegovog pristupa upravljanju rizikom je ravnoteža, koja uključuje ublažavanje onih rizika s kojima se može nositi i rukovanje onima s kojima se ne može. "Činimo to sigurnijim koliko god možemo u razumnim granicama", rekao je. "Da ste htjeli da stvari budu 100% sigurne, nikada ne biste napustili svoju kuću."

Preporuke urednika

• NASA uspostavlja kontakt s helikopterom za Mars nakon devet tjedana tišine
• NASA-ini volonteri živjet će u simuliranom Marsovom staništu cijelu godinu
• Kako gledati dva američka astronauta u svemirskoj šetnji na ISS-u u petak
• NASA je izgubila kontakt s helikopterom Mars Ingenuity na tjedan dana - ali sada je u redu
• NASA-ini lipanjski savjeti za promatranje neba uključuju Mars u košnici