NASA plāns aizsargāt Marsa astronautus no radiācijas

Misijā Artemis I, kas nesen pabeidza vēsturisku testa lidojumu ap Mēnesi, nebija neviena astronauta, taču tajā bija divi ļoti īpašie pasažieri: Helga un Zohar, pāris ļoti anatomiski detalizēti manekena rumpji, no kuriem vienam bija speciāla starojuma aizsargveste. ceļojums. Viņu misija? Izmēriet radiācijas iedarbību dziļā kosmosā un nosakiet, vai veste var palīdzēt aizsargāt astronautus no neredzamajām kosmosa briesmām.

Lai uzzinātu vairāk par kosmosa starojuma draudiem un to, kā aizsargāt astronautus pret to, mēs runājām ar uzņēmuma, kas ražo vesti, izpilddirektoru, StemRad, kā arī pensionētajam NASA astronautam Skotam Kellijam, kosmosa staciju misiju veterānam, kurš ir labi pazīstams ar savu lomu astronauta izpētē. veselība.

Radiācijas neredzamās briesmas

Šeit uz Zemes mūs aizsargā planētas magnetosfēra no bīstama starojuma. Magnētiskais lauks ap Zemi uztver starojumu divās zonās, ko sauc par Van Allena jostām, padarot to mums drošu uz virsmas. Bet, kad astronauti pārsniedz zemo Zemes orbītu, lai apmeklētu Mēnesi (un citas iespējamās vietas Saules sistēmā, piemēram, Marss), viņi tiek pakļauti bīstamam starojumam.

Ilgtermiņā šī starojuma iedarbība, kas sastāv no lādētām saules daļiņām, ko sauc par sauli vēji, daļiņas, kas tiek izmestas koronālās masas izmešanā, un kosmiskie stari — var izraisīt dažādas veselības problēmas problēmas. Vissvarīgākais ir tas, ka starojuma iedarbība palielina iespējamību, ka kādam attīstīsies vēzis vai dažādas deģeneratīvas slimības. Tāpēc NASA un citām kosmosa aģentūrām ir noteikts ierobežojums, cik daudz starojuma astronauts var tikt pakļauts dzīves laikā.

Ekspozīcijas astronauti piedzīvo orbitālā vidē, piemēram, Starptautiskā kosmosa stacija daudz mazāk, nekā viņi piedzīvotu ceļojumā uz Mēnesi, taču ar to joprojām ir pietiekami, lai ietekmētu apkalpi. "Dažreiz jūs varat redzēt kosmiskos starus, kas skar jūsu acs ābolu, un jūs saprotat, ka tas ir starojums un tas arī iet cauri. jūsu ķermenis, kā arī acis,” sacīja Skots Kellijs, kurš ir veicis vairākas misijas Starptautiskajā kosmosa stacijā (ISS). "Tātad tas ir kaut kas, ko jūs zināt."

Došanās ārpus magnetosfēras

Tā kā NASA plāno nosūtīt cilvēkus atpakaļ uz Mēnesi un galu galā nosūtīt apkalpes misiju uz Marsu, radiācijas iedarbības jautājums rada lielas bažas. Iepriekšējās Apollo programmas misijas uz Mēnesi ilga tikai dažas dienas, un astronauti bija ir paveicies, ka nepieredzēja nekādus saules daļiņu notikumus, kas paaugstināja radiācijas līmeni tajā laikā, kad tie bija prom. Bet misijām, kas ilgst nedēļas vai pat mēnešus, mums ir nepieciešams risinājums, lai aizsargātu astronautus no radiācijas.

Šeit tiek izmantota AstroRad veste. Izgatavota no ar ūdeņradi bagāta polimērmateriāla, veste nosedz iegurni un rumpi, aizsargājot visneaizsargātākos orgānus no saules starojuma. Varētu šķist pārsteidzoši, ka aizsardzību pret radiāciju var piemērot tikai noteiktām ķermeņa daļām un StemRad izpilddirektors Orens Milšteins sacīja, ka daudzi no kosmosa nozares darbiniekiem, kuriem viņš izvirzīja ideju, ir pārsteigti arī. Taču visa ķermeņa aizsardzība būtu neticami apgrūtinoša, un vislabākā aizsardzība būtu tāda, ko astronauti varētu valkāt un joprojām veikt savu darbu.

Tā vietā, lai izmantotu “visu vai neko” pieeju, selektīva aizsardzība var līdzsvarot efektivitāti un praktiskumu. Ja varat aizsargāt dažus visneaizsargātākos orgānus, piemēram, plaušas vai krūšu audus, varat palīdzēt nodrošināt cilvēku drošību, viņus pārmērīgi neapgrūtinot.

Kumulatīvo risku konceptualizēšana

Kā cilvēki mēs bieži esam pieraduši domāt par risku saistībā ar tūlītējām briesmām, nevis par kumulatīvu procesu. Padomājiet par atšķirību starp bailēm no lidošanas un to, kā mēs domājam par ilgtermiņa veselības apdraudējumiem, piemēram, smēķēšanu. Un, runājot par kosmosu, ir dabiski domāt par briesmām, kas saistītas ar raķešu atteici vai kosmosa kuģu eksploziju, un grūtāk iedomāties, kā izskatās kumulatīvā starojuma iedarbība.

Viens no galvenajiem veidiem, kā samazināt kumulatīvo ekspozīciju, ir nodrošināt aizsardzību, kas ir pietiekami laba, lai sniegtu zināmu aizsardzību, bet ir arī pietiekami ērta, lai astronauti to valkātu. "Mēs vēlamies kaut ko tādu, kas jūs ne tikai aizsargātu, bet arī būtu kaut kas tāds, ko jūs vēlētos valkāt," sacīja Kellija. Viņš ir StemRad padomdevējas padomes loceklis, un viņam ir īpaša izpratne par veselības problēmām, ar kurām saskaras astronauti, jo viņš bija daļa no NASA revolucionārais dvīņu pētījums par kosmosa lidojumu ietekmi uz cilvēka ķermeni.

Veste aizsargā ķermeņa daļas, vienlaikus ļaujot brīvi kustēties. Un tas var būt efektīvs pat tad, ja tas tiek nēsāts tikai kādu laiku, kā norādīja Milšteins: “Lietošanas ilguma ziņā tas nav viss vai neviens. Jūs varat lietot produktu tikai 70 procentus laika, un tas joprojām būs ļoti izdevīgs. Varat to noņemt, lai ieietu dušā vai veiktu smagas aktivitātes, piemēram, vingrot. Tā kā radiācija ir kumulatīva lieta.

Ergonomikas nozīme

Lai veste būtu praktiska lidojumā kosmosā, astronautiem ir jāspēj brīvi pārvietoties, to valkājot. AstroRad uz SKS ir pārbaudījuši pieci astronauti, kuri to valkāja dienu un nakti, veicot savus parastos pienākumus, lai noskaidrotu, vai tas nav traucējis viņu kustības.

"Daudzām būtiskām lietām, piemēram, ēšanai un gulēšanai, kas aizņem daudz laika, veste bija piemērota," sacīja Milšteins. Tomēr veste kavēja noteiktas kustības, piemēram, pacelt rokas virs galvas, kas apgrūtināja tādus uzdevumus kā kravas transportlīdzekļa izkraušana.

"Kravas transportlīdzekļa izkraušana ir sarežģīta, jo viss peld," sacīja Kellija. "Kad jūs izņemat no somas daudz priekšmetu un atverat maisu, un tie visi sāk peldēt prom, un jums tas ir jāpārvalda, tas kļūst par izaicinājumu.” Viņš teica, ka izaicinājums galvenokārt bija garīgs, jo tas prasa astronautiem būt ārkārtīgi uzmanīgiem un metodiski. Bet jebkura kustība padarīs jau tā grūto uzdevumu grūtāku.

"Mikrogravitācija gandrīz visu padara grūtāk izdarāmu," sacīja Kellija.

Lai veste būtu pēc iespējas elastīgāka, nezaudējot aizsardzību, tā ir izgatavota no tūkstošiem dažāda dziļuma sešstūru, kas ir ievietoti sietā. Tas ļauj noteiktām vietām nodrošināt biezāku aizsardzību nekā citām (piemēram, lielāku aizsardzību pār plaušām), vienlaikus saglabājot pietiekami elastīgu kustību. Pašlaik veste ir pieejama divos izmēros, vīriešu un sieviešu ķermenim, taču tiek plānots arī modulārs sistēma, kas ļautu vestei kļūt īsākai vai garākai, lai tajā ietilptu vairāk dažāda izmēra ķermeņi.

Aizsardzības testēšana reālā scenārijā

Testiem, kas tika veikti ar AstroRad uz ISS, bija jāsaprot astronautu vestu komforts un piemērotība, taču tie nenovērtēja bloķētā starojuma daudzumu. Šim nolūkam labākais veids, kā pārbaudīt vestes efektivitāti, ir redzēt to situācijā, kas ir salīdzināma ar reālu apkalpes misiju.

Tāpēc bezapkalpes Artemis I misijā bija divi manekeni Helga un Zohar, kuriem ir rumpja forma un kas ir piepildīti ar detektoriem. Abi rumpji ir paredzēti ienākošo starojuma daļiņu noteikšanai, un viens būs valkā veste, lai komandas varētu redzēt, cik efektīvi veste aptur šo starojumu. 25 dienu lidojuma laikā no Zemes ap Mēnesi un atpakaļ viņi tiks pakļauti tai pašai radiācijas videi, kāda būs astronautiem turpmākajās misijās.

"Pirmo reizi mēs spēsim kvantitatīvi noteikt starojuma devu un starojuma iekļūšanu ķermenī dziļā kosmosā - tas, kas nekad nav darīts. Un tajā pašā laikā apstipriniet iespējamo pretpasākumu," sacīja Milšteins. "Tas būs datu dārgums par cilvēka uzņēmību pret radiāciju orgānu līmenī dziļajā kosmosā."

AstroRad uzmanības centrā ir aizsardzība pret jonizējošo starojumu, jo tas ir visbīstamākais cilvēka veselībai. Bet šis tests arī parādīs, vai veste efektīvi aptur cita veida starojumu, ko sauc par galaktikas kosmiskajiem stariem. Šo fona starojumu ir grūti bloķēt, tāpēc ieguvums, visticamāk, būs neliels, taču tie visi ir noderīgi dati turpmākiem aizsardzības pasākumiem.

Riska vadības psiholoģija

Kosmosa izpēte vienmēr ir saistīta ar zināmu risku, un astronauti tiek mācīti sadalīt šo realitāti savā darbā. "Jūs esat apmācīts koncentrēties uz savu darbu un lietām, kuras varat kontrolēt, un ignorēt visu pārējo," paskaidroja Kellija. "Jūs apzināties risku, bet neļaujat tam padarīt sevi nespējīgu."

Radiācija ir tikai viens no daudzajiem riskiem, ar kuriem saskaras astronauti. Tomēr atšķirībā no tūlītējiem riskiem, piemēram, palaišanas kļūmēm, radiācija ir "šis nezināmais risks", sacīja Kellija. "Tas ir pastāvīgs risks, kam jūs pakļaujat sevi visu atlikušo dzīvi."

Kosmosa aģentūrām ir morāls pienākums nodrošināt savus astronutus pēc iespējas drošībā gan tūlītēju risku, gan ilgtermiņa ietekmes uz veselību ziņā. Artemis misijām uz Mēnesi un turpmākiem apkalpes pētījumiem tālākos apgabalos, aizsardzība pret radiāciju būs svarīga tā sastāvdaļa.

Kellijam galvenais viņa pieejas riska pārvaldībai ir līdzsvars, kas ietver to risku mazināšanu, ar kuriem var tikt galā, un risināšanu ar tiem, kurus nevar. "Mēs padarām to tik drošu, cik vien iespējams, saprāta robežās," viņš teica. "Ja jūs vēlētos, lai lietas būtu 100% drošas, jūs nekad nepamestu savu māju."

Redaktoru ieteikumi

• NASA pēc deviņu nedēļu klusēšanas atjauno kontaktu ar Marsa helikopteru
• NASA brīvprātīgie veselu gadu dzīvos simulētā Marsa dzīvotnē
• Kā piektdien vērot divus ASV astronautus izgājienā kosmosā SKS
• NASA uz nedēļu zaudēja kontaktu ar helikopteru Mars Ingenuity, taču tagad viss ir kārtībā
• NASA jūnija debesu vērošanas padomi ietver Marsu bišu stropā