A NASA terve a Mars űrhajósainak sugárzás elleni védelmére

Az Artemis I küldetésnek, amely nemrég fejezte be a Hold körüli történelmi próbarepülést, egyetlen űrhajós sem volt a fedélzetén, de két nagyon különleges utasok: Helga és Zohar, egy pár rendkívül anatómiailag részletezett próbabábu törzs, amelyek közül az egyik speciális sugárzásvédő mellényt viselt. utazás. A küldetésük? Mérje meg a sugárterhelést a mélyűrben, és határozza meg, hogy egy mellény segíthet-e megvédeni az űrhajósokat az űr láthatatlan veszélyeitől.

Hogy többet megtudjunk az űrsugárzás veszélyéről és az űrhajósok védelméről, a mellényt gyártó cég vezérigazgatójával beszélgettünk, StemRadnak, valamint Scott Kelly nyugalmazott NASA űrhajósnak, az űrállomási küldetések veteránjának, aki jól ismert az űrhajósok kutatásában játszott szerepéről Egészség.

A sugárzás láthatatlan veszélyei

Itt a Földön a bolygó magnetoszférája véd meg minket a veszélyes sugárzástól. A Föld körüli mágneses mező a sugárzást két, Van Allen övnek nevezett területre csapja be, így biztonságossá válik számunkra a felszínen. Ám amikor az űrhajósok túllépnek az alacsony földi pályán, és meg kell látogatniuk a Holdat (és a Naprendszer más lehetséges helyeit, például a Marsot), veszélyes sugárzásnak vannak kitéve.

Hosszú távon ennek a sugárzásnak való kitettség – amely a napból származó töltött részecskékből áll, amelyeket napenergiának neveznek a szelek, a koronális tömeg kilökődésében kilökődő részecskék és a kozmikus sugarak – különféle egészségi állapotokhoz vezethetnek problémákat. A legjelentősebb, hogy a sugárterhelés növeli annak valószínűségét, hogy valakinél rákos vagy különféle degeneratív betegségek alakulnak ki. Ezért a NASA és más űrügynökségek korlátozzák, hogy egy űrhajós mennyi sugárzásnak lehet kitéve élete során.

Az expozíciós űrhajósok a Nemzetközi Űrállomáshoz hasonló orbitális környezetben tapasztalják meg az élményt sokkal kevesebbet, mint amit egy holdutazáson tapasztalnának, de ez még mindig elég ahhoz, hogy hatással legyen a legénységre. „Néha láthatod, hogy kozmikus sugarak érik a szemed, és rájössz, hogy ez sugárzás, és át is megy. a tested és a szemed is” – mondta Scott Kelly, aki több küldetést is teljesített a Nemzetközi Űrállomáson (ISS). – Szóval ez valami, amivel tisztában vagy.

Merészkedés a magnetoszférán túlra

Mivel a NASA azt tervezi, hogy embereket küld vissza a Holdra, és végül egy legénységgel rendelkező küldetést küld a Marsra, a sugárterhelés kérdése komoly aggodalomra ad okot. Az Apollo-program korábbi Hold-küldetései mindössze néhány napig tartottak, és az űrhajósok szerencsés, hogy nem tapasztaltak olyan napelemes eseményeket, amelyek megemelték volna a sugárzási szintet abban az időben el. Ám a hetekig vagy akár hónapokig tartó küldetésekhez megoldásra van szükségünk az űrhajósok sugárzás elleni védelmére.

Itt jön be az AstroRad mellény. A hidrogénben gazdag polimer anyagból készült mellény befedi a medencét és a törzset, megvédve a legsebezhetőbb szerveket a napsugárzástól. Meglepőnek tűnhet, hogy a sugárvédelmet csak a test bizonyos részein lehet alkalmazni, ill A StemRad vezérigazgatója, Oren Milstein elmondta, hogy az űriparban dolgozók közül sokan meglepődtek is. De a teljes test védelme hihetetlenül nehézkes lenne, és a legjobb védelem az lenne, amit az űrhajósok ténylegesen viselhetnének, és még mindig végeznék a munkájukat.

A mindent vagy semmit megközelítés helyett a szelektív védelem egyensúlyba hozhatja a hatékonyságot és a gyakorlatiasságot. Ha meg tudja védeni a legsebezhetőbb szerveket, például a tüdőt vagy a mellszövetet, segíthet az emberek biztonságában anélkül, hogy túlzottan megterhelné őket.

A kumulatív kockázatok fogalma

Emberként gyakran jobban hozzá vagyunk szokva a kockázathoz a közvetlen veszélyhez, mint a halmozott folyamatokhoz. Gondoljon bele, mi a különbség a repüléstől való félelem és a között, ahogyan a hosszú távú egészségügyi veszélyekről, például a dohányzásról gondolkodunk. És ami az űrt illeti, természetes, hogy a rakéták meghibásodásának vagy az űrhajók felrobbanásának veszélyeire gondolunk, és nehezebb elképzelni, hogyan néz ki a kumulatív sugárterhelés.

A kumulatív expozíció csökkentésének egyik kulcsfontosságú módja az, hogy olyan védelmet készítsenek, amely elég jó ahhoz, hogy védelmet nyújtson, de létfontosságú, hogy elég kényelmes ahhoz, hogy az űrhajósok viseljék. „Szeretnénk valamit, ami nemcsak megvéd, hanem olyan is lenne, amit szívesen viselne” – mondta Kelly. Tagja a StemRad tanácsadó testületének, és különösen jól ismeri az űrhajósokat érintő egészségügyi problémákat, mivel tagja volt az űrhajósoknak. A NASA úttörő ikertanulmánya az űrrepülés emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásairól.

A mellény védi a testrészeket, miközben lehetővé teszi a szabad mozgást. És akkor is hatásos lehet, ha csak egy részét viselik, ahogy Milstein rámutatott: „A használat időtartamát tekintve nem minden, vagy semmi. A terméket az idő mindössze 70 százalékában használhatja, és továbbra is nagyon előnyös lesz. Leveheti zuhanyozáshoz vagy megerőltető tevékenységekhez, például edzéshez. Mert a sugárzás kumulatív dolog.”

Az ergonómia fontossága

Ahhoz, hogy egy mellény praktikus legyen az űrrepülésben, az űrhajósoknak szabadon kell mozogniuk, miközben viselik. Az AstroRadot az ISS-en tesztelte öt űrhajós, akik éjjel-nappal viselték szokásos feladataik elvégzése közben, hogy lássák, nem károsítja-e a mozgásukat.

„Sok létfontosságú dologhoz, mint például az evéshez és az alváshoz – olyan dolgokhoz, amelyek sok időt vesznek igénybe –, a mellény rendben volt” – mondta Milstein. A mellény azonban akadályozott bizonyos mozdulatokat, például a karok felemelését a fejük felett, ami megnehezítette az olyan feladatokat, mint a tehergépjármű kirakodása.

„Egy teherszállító jármű kirakása kihívást jelent, mert minden lebeg” – mondta Kelly. "Amikor kiveszel egy csomó tárgyat egy zacskóból, és kinyitod a táskát, és mindegyik elkezd lebegni, és ezt neked kell kezelned, kihívássá válik.” Elmondta, hogy a kihívás többnyire mentális volt, mivel rendkívül óvatosnak kell lenni az űrhajósoktól módszeres. De a mozgás bármilyen ütközése megnehezíti az amúgy is nehéz feladatot.

„A mikrogravitáció szinte mindent megnehezít” – mondta Kelly.

Annak érdekében, hogy a mellény a lehető legrugalmasabb legyen a védelem feláldozása nélkül, több ezer különböző mélységű hatszögből készül, amelyeket egy hálóba illesztenek. Ez lehetővé teszi, hogy bizonyos területek vastagabb védelmet kapjanak, mint mások (például a tüdő felett), miközben továbbra is elég rugalmasak ahhoz, hogy lehetővé tegyék a mozgást. A mellény jelenleg két méretben kapható, férfi és női testre, de tervben van egy moduláris is rendszer, amely lehetővé teszi a mellény rövidebb vagy hosszabbítását, hogy több különböző méretű legyen testek.

A védelem tesztelése valós forgatókönyvben

Az ISS-en az AstroRadon végzett tesztek célja az volt, hogy megértsék az űrhajósok mellényeinek kényelmét és illeszkedését, de nem mérték fel a blokkolt sugárzás mértékét. Ennek érdekében a mellény hatékonyságának tesztelésének legjobb módja, ha egy valódi legénységi küldetéshez hasonló helyzetben látjuk.

Éppen ezért a személyzet nélküli Artemis I küldetés része volt a két próbababa, Helga és Zohar, amelyek torzó alakúak és tele vannak detektorokkal. A két torzót úgy tervezték, hogy észlelje a beérkező sugárzás részecskéit, és az egyik a mellényt viseli, így a csapatok láthatják, mennyire hatékony a mellény a sugárzás megállításában. A Földtől a Hold körüli és visszafelé irányuló 25 napos repülés során ugyanannak a sugárzási környezetnek lesznek kitéve, mint az űrhajósok a jövőbeni küldetések során.

„Először leszünk képesek számszerűsíteni a sugárdózist és a sugárzás behatolását a testbe a mélyűrben – ez még soha nem történt meg. És ezzel egyidejűleg érvényesítsen egy lehetséges ellenintézkedést” – mondta Milstein. „Az adatok kincsesbánya lesz az emberi sugárzásra való érzékenységről a mélyűrben lévő szervek szintjén.”

Az AstroRad középpontjában az ionizáló sugárzás elleni védelem áll, mivel ez a legveszélyesebb az emberi egészségre. De ez a teszt azt is megmutatja, hogy a mellény hatékonyan gátolja-e egy másik típusú sugárzást, az úgynevezett galaktikus kozmikus sugarakat. Ezt a háttérsugárzást nehéz blokkolni, így az előny valószínűleg csak csekély, de ez mind hasznos adat a jövőbeli védelmi intézkedésekhez.

A kockázatkezelés pszichológiája

Az űrkutatás mindig bizonyos fokú kockázattal jár, és az űrhajósokat munkájuk részeként arra tanítják, hogy ezt a valóságot részekre szabják. „Arra van kiképezve, hogy a munkájára és a kontrollálható dolgokra összpontosítson, és figyelmen kívül hagyjon minden mást” – magyarázta Kelly. "Tisztában vagy a kockázattal, de nem engeded, hogy cselekvőképtelenné tegyen."

A sugárzás csak egy a sok kockázat közül, amellyel az űrhajósok foglalkoznak. Az olyan azonnali kockázatokkal ellentétben azonban, mint az indítási hibák, a sugárzás „ez az ismeretlen kockázat” – mondta Kelly. "Ez egy elhúzódó kockázat, amelynek életed hátralévő részében kiteszed magad."

Az űrügynökségeknek erkölcsi kötelessége, hogy űrhajósaikat a lehető legnagyobb biztonságban tartsák mind az azonnali kockázatok, mind a hosszú távú egészségügyi hatások tekintetében. Az Artemis Holdra irányuló küldetések és a távolabbi, legénységgel végzett kutatások során a sugárvédelem fontos része lesz ennek.

Kelly számára a kockázatkezelési megközelítésének kulcsa az egyensúly, amely magában foglalja azoknak a kockázatoknak a csökkentését, amelyek kezelhetők, és azokat, amelyek nem. „A lehető legbiztonságosabbá tesszük, amennyire csak lehetséges” – mondta. "Ha azt szeretnéd, hogy a dolgok 100%-ban biztonságban legyenek, soha nem hagynád el a házadat."

Szerkesztői ajánlások

• A NASA kilenc hét hallgatás után helyreállítja a kapcsolatot a Mars-helikopterrel
• A NASA önkéntesei egy teljes évig egy szimulált Mars-élőhelyen fognak élni
• Hogyan nézhet meg két amerikai űrhajós űrsétáját az ISS-en pénteken
• A NASA egy hétre megszakította a kapcsolatot a Mars Ingenuity helikopterrel – de most már rendben van
• A NASA júniusi égboltfigyelő tippjei között szerepel a Mars a méhkasban