Planul NASA de a proteja astronauții de pe Marte de radiații

Misiunea Artemis I, care a finalizat recent un zbor de testare istoric în jurul Lunii, nu avea niciun astronaut la bord - dar avea doi foarte pasageri speciali: Helga și Zohar, o pereche de trunchi manechin foarte detaliate anatomic, dintre care unul purta o vestă specială de protecție împotriva radiațiilor pentru călătorie. Misiunea lor? Măsurați expunerea la radiații în spațiul profund și determinați dacă o vestă poate ajuta la protejarea astronauților de pericolele nevăzute ale spațiului.

Pentru a afla mai multe despre amenințarea radiațiilor spațiale și despre cum să protejăm astronauții împotriva acesteia, am vorbit cu CEO-ul companiei care produce vesta, StemRad, precum și astronautului în retragere de la NASA Scott Kelly, un veteran al misiunilor stației spațiale care este binecunoscut pentru rolul său în cercetarea astronauților. sănătate.

Pericolele nevăzute ale radiațiilor

Aici, pe Pământ, suntem protejați de radiațiile periculoase de către magnetosfera planetei. Câmpul magnetic din jurul Pământului captează radiația în două zone numite centuri Van Allen, făcându-l sigur pentru noi la suprafață. Dar atunci când astronauții trec dincolo de orbita joasă a Pământului, așa cum trebuie să viziteze Luna (și alte locații potențiale din sistemul solar, cum ar fi Marte), ei sunt expuși la radiații periculoase.

Pe termen lung, expunerea la această radiație, care constă din particule încărcate de la soare, numite solar vânturile, particulele ejectate în ejecțiile de masă coronală și razele cosmice - pot duce la o varietate de sănătate Probleme. Cel mai semnificativ, expunerea la radiații crește probabilitatea ca cineva să dezvolte cancer sau diferite boli degenerative. De aceea, NASA și alte agenții spațiale au o limită la cantitatea de radiații la care poate fi expus un astronaut de-a lungul vieții.

Expunerea experienței astronauților într-un mediu orbital precum Stația Spațială Internațională este mult mai puțin decât ar experimenta într-o călătorie pe Lună, dar este totuși suficient pentru a afecta echipajul. „Uneori poți vedea razele cosmice lovind-ți globul ocular și îți dai seama că este radiație și trece și prin corpul tău, precum și ochii tăi”, a spus Scott Kelly, care a îndeplinit mai multe misiuni pe Stația Spațială Internațională (ISS). „Deci este ceva de care ești conștient.”

Aventurandu-se dincolo de magnetosfera

Având în vedere planurile NASA de a trimite oamenii înapoi pe Lună și, în cele din urmă, de a trimite o misiune cu echipaj pe Marte, problema expunerii la radiații este o mare îngrijorare. Misiunile anterioare pe Lună în cadrul programului Apollo au durat doar câteva zile, iar astronauții au fost norocos să nu experimenteze niciun eveniment de particule solare care să ridice nivelul radiațiilor în timpul în care au fost departe. Dar pentru misiunile care durează săptămâni sau chiar luni, avem nevoie de o soluție care să protejeze astronauții de radiații.

Aici intervine vesta AstroRad. Fabricată dintr-un material polimer bogat în hidrogen, vesta acoperă pelvisul și trunchiul, protejând cele mai vulnerabile organe de radiațiile solare. Ar putea părea surprinzător că protecția împotriva radiațiilor ar putea fi aplicată doar anumitor părți ale corpului și CEO-ul StemRad, Oren Milstein, a spus că mulți dintre cei din industria spațială cărora le-a propus ideea au fost surprinși de asemenea. Dar protecția întregului corp ar fi incredibil de greoaie, iar cea mai bună protecție ar fi ceva pe care astronauții ar putea să-l poarte și să-și facă în continuare treaba.

Mai degrabă decât o abordare cu totul sau nimic, protecția selectivă poate echilibra eficacitatea și caracterul practic. Dacă puteți proteja unele dintre cele mai vulnerabile organe, cum ar fi plămânii sau țesutul mamar, puteți ajuta la menținerea oamenilor în siguranță fără a le îngreuna excesiv.

Conceptualizarea riscurilor cumulate

Ca oameni, suntem adesea mai obișnuiți să ne gândim la risc în termeni de pericol imediat decât la un proces cumulativ. Gândiți-vă la diferența dintre frica de a zbura și modul în care ne gândim la pericolele pe termen lung pentru sănătate, cum ar fi fumatul. Și când vine vorba de spațiu, este firesc să ne gândim la pericole în ceea ce privește eșecul rachetelor sau explozia navelor spațiale și mai greu de imaginat cum arată expunerea cumulativă la radiații.

Una dintre modalitățile cheie de a reduce expunerea cumulativă este de a face o protecție suficient de bună pentru a oferi o anumită protecție, dar, de asemenea, este vital să fie suficient de confortabilă încât astronauții să o poarte. „Vrem ceva care nu doar să te protejeze, dar să fie ceva pe care ai vrea să-l porți”, a spus Kelly. El este membru al consiliului consultativ al StemRad și are o înțelegere deosebită a problemelor de sănătate cu care se confruntă astronauții, deoarece a făcut parte din Studiul revoluționar al NASA pe gemeni asupra efectelor zborului spațial asupra corpului uman.

O vestă protejează părți ale corpului, permițând în același timp mișcarea liberă. Și poate fi eficient chiar dacă este purtat doar o parte din timp, așa cum a subliniat Milstein: „Nu este totul sau niciunul în ceea ce privește durata de utilizare. Puteți folosi produsul doar 70 la sută din timp și va fi în continuare foarte benefic. Îl puteți scoate pentru a face un duș sau pentru a face activități obositoare, cum ar fi exercițiile fizice. Pentru că radiațiile sunt un lucru cumulativ.”

Importanța ergonomiei

Pentru ca o vestă să fie practică în zborurile spațiale, astronauții trebuie să se poată mișca liber în timp ce o poartă. AstroRad a fost testat pe ISS de către cinci astronauți care l-au purtat zi și noapte în timpul sarcinilor lor obișnuite, pentru a vedea dacă le-a afectat mișcările.

„Pentru multe lucruri vitale, cum ar fi mâncatul și dormitul – lucruri care ocupă mult timp – vesta a fost în regulă”, a spus Milstein. Cu toate acestea, vesta a împiedicat anumite mișcări, cum ar fi ridicarea brațelor deasupra capului, ceea ce a îngreunat sarcini precum descărcarea unui vehicul de marfă.

„Descărcarea unui vehicul de marfă este o provocare, deoarece totul plutește”, a spus Kelly. „Când scoți o grămadă de articole dintr-o pungă și deschizi geanta și toate încep să plutească și trebuie să te descurci, devine o provocare.” El a spus că provocarea a fost în mare parte una mentală, deoarece necesită astronauți să fie extrem de atenți și metodic. Dar orice afectare a mișcării va îngreuna o sarcină deja grea.

„Microgravitația face aproape totul mai greu de făcut”, a spus Kelly.

Pentru a face vesta cât mai flexibilă posibil, fără a sacrifica protecția, aceasta este făcută din mii de hexagoane de adâncimi diferite care sunt încadrate într-o plasă. Acest lucru permite anumitor zone să aibă o protecție mai groasă decât altele (cum ar fi o protecție mai mare asupra plămânilor), în același timp fiind suficient de flexibile pentru a permite mișcarea. Vesta vine în prezent în două mărimi, pentru corpul masculin și feminin, dar există planuri pentru un modular sistem care ar permite vestei să devină mai scurtă sau mai lungă pentru a se adapta mai multor dimensiuni diferite corpuri.

Testarea protecției într-un scenariu real

Testele efectuate pe AstroRad de pe ISS au fost pentru a înțelege confortul și potrivirea vestelor pentru astronauți, dar nu au evaluat cantitatea de radiații care a fost blocată. Pentru asta, cel mai bun mod de a testa eficacitatea vestei este să o vezi într-o situație comparabilă cu o misiune reală cu echipaj.

De aceea, misiunea Artemis I, care a fost fără echipaj, a inclus cele două manechine Helga și Zohar, care sunt în formă de trunchi și pline cu detectoare. Cele două trunchi sunt concepute pentru a detecta particulele de radiație care intră, iar unul va purta vesta, astfel încât echipele să poată vedea cât de eficientă este vesta în oprirea acestei radiații. Pe parcursul zborului de 25 de zile de pe Pământ în jurul Lunii și înapoi, aceștia vor fi expuși la același mediu de radiații pe care îl vor fi astronauții în misiunile viitoare.

„Pentru prima dată, vom fi capabili să cuantificăm doza de radiații și pătrunderea radiațiilor în corp în spațiul profund - ceva ce nu s-a făcut niciodată. Și, în același timp, validați o potențială contramăsuri”, a spus Milstein. „Va fi o comoară de date despre susceptibilitatea umană la radiații la nivelul organelor din spațiul profund.”

AstroRad se concentrează pe protejarea împotriva radiațiilor ionizante, deoarece acestea sunt cele mai periculoase pentru sănătatea umană. Dar acest test va arăta și dacă vesta este eficientă în oprirea unui alt tip de radiații, numite raze cosmice galactice. Această radiație de fond este greu de blocat, așa că beneficiul va fi probabil doar minor, dar toate sunt date utile pentru măsurile de protecție viitoare.

Psihologia managementului riscului

Explorarea spațiului va veni întotdeauna cu un grad de risc, iar astronauții sunt învățați să compartimenteze această realitate ca parte a muncii lor. „Ești antrenat să te concentrezi asupra jobului tău și asupra lucrurilor pe care le poți controla și să ignori orice altceva”, a explicat Kelly. „Ești conștient de risc, dar nu-l lași să te incapacite.”

Radiațiile sunt doar unul dintre multele riscuri cu care se confruntă astronauții. Cu toate acestea, spre deosebire de riscurile imediate, cum ar fi eșecurile de lansare, radiațiile reprezintă „acest risc necunoscut”, a spus Kelly. „Este un risc persistent la care te expui pentru tot restul vieții.”

Există o obligație morală pentru agențiile spațiale de a-și menține astronauții în siguranță atât în ​​ceea ce privește riscurile imediate, cât și în ceea ce privește impactul pe termen lung asupra sănătății. Pentru misiunile Artemis pe Lună și pentru viitoarele explorări cu echipaj mai departe, protecția împotriva radiațiilor va fi o parte importantă a acestui lucru.

Pentru Kelly, cheia abordării sale asupra managementului riscului este echilibrul, care implică atenuarea acelor riscuri care pot fi tratate și gestionarea celor care nu pot fi. „O facem cât se poate de sigur în limitele rațiunii”, a spus el. „Dacă ai vrea ca lucrurile să fie 100% în siguranță, nu ai părăsi niciodată casa ta.”

Recomandările editorilor

• NASA restabilește contactul cu elicopterul Marte după nouă săptămâni de tăcere
• Voluntarii NASA vor trăi într-un habitat simulat pe Marte timp de un an întreg
• Cum să urmărești doi astronauți americani într-o plimbare spațială la ISS vineri
• NASA a pierdut contactul cu elicopterul Mars Ingenuity timp de o săptămână – dar acum este în regulă
• Sfaturile NASA privind skywatchingul din iunie includ Marte în stupul de albine