Plán NASA na ochranu astronautov na Marse pred radiáciou

Misia Artemis I, ktorá nedávno dokončila historický testovací let okolo Mesiaca, nemala na palube žiadnych astronautov – ale mala dvoch veľmi špeciálni pasažieri: Helga a Zohar, pár vysoko anatomicky detailných figurín torz, z ktorých jeden mal na sebe špeciálnu vestu s ochranou proti žiareniu. cestu. Ich poslanie? Zmerajte vystavenie žiareniu v hlbokom vesmíre a zistite, či vesta môže pomôcť chrániť astronautov pred neviditeľnými nebezpečenstvami vesmíru.

Ak sa chcete dozvedieť viac o hrozbe vesmírneho žiarenia a ako pred ním chrániť astronautov, porozprávali sme sa s generálnym riaditeľom spoločnosti, ktorá vestu vyrába, StemRad, ako aj vyslúžilému astronautovi NASA Scottovi Kellymu, veteránovi z misií vesmírnych staníc, ktorý je známy svojou úlohou vo výskume astronautov. zdravie.

Neviditeľné nebezpečenstvo radiácie

Tu na Zemi nás pred nebezpečným žiarením chráni magnetosféra planéty. Magnetické pole okolo Zeme zachytáva žiarenie do dvoch oblastí nazývaných Van Allenove pásy, vďaka čomu je pre nás na povrchu bezpečné. Keď sa však astronauti dostanú za nízku obežnú dráhu Zeme, pretože musia navštíviť Mesiac (a ďalšie potenciálne miesta v slnečnej sústave, ako je Mars), sú vystavení nebezpečnému žiareniu.

Z dlhodobého hľadiska je vystavenie tomuto žiareniu - ktoré pozostáva z nabitých častíc zo slnka nazývaných slnečné vetry, častice vyvrhnuté pri výronoch koronálnej hmoty a kozmické žiarenie – môžu viesť k rôznym zdravotným problémy. Najdôležitejšie je, že ožiarenie zvyšuje pravdepodobnosť, že sa u niekoho vyvinie rakovina alebo rôzne degeneratívne ochorenia. To je dôvod, prečo NASA a ďalšie vesmírne agentúry majú limit na to, koľko žiarenia môže byť astronaut vystavený počas svojho života.

Expozíciu, ktorú astronauti zažívajú v orbitálnom prostredí, akým je Medzinárodná vesmírna stanica oveľa menej, ako by zažili na výlete na Mesiac, ale stále to stačí na to, aby ovplyvnilo posádku. "Niekedy môžete vidieť kozmické lúče dopadajúce na vašu očnú buľvu a uvedomíte si, že je to žiarenie a tiež prechádza cez vaše telo, rovnako ako vaše oči,“ povedal Scott Kelly, ktorý slúžil na viacerých misiách na Medzinárodnej vesmírnej stanici (ISS). "Takže je to niečo, čoho si si vedomý."

Odvážiť sa za magnetosféru

S plánmi NASA poslať ľudí späť na Mesiac a prípadne vyslať misiu s posádkou na Mars je otázka vystavenia žiareniu veľkým problémom. Predchádzajúce misie na Mesiac v rámci programu Apollo trvali len niekoľko dní a astronauti boli šťastie, že nezažili žiadne udalosti slnečných častíc, ktoré by zvýšili úroveň žiarenia v čase, keď boli preč. Ale pre misie, ktoré trvajú týždne alebo dokonca mesiace, potrebujeme riešenie na ochranu astronautov pred radiáciou.

To je miesto, kde prichádza vesta AstroRad. Vesta je vyrobená z polymérového materiálu bohatého na vodík a pokrýva panvu a trup, čím chráni najzraniteľnejšie orgány pred slnečným žiarením. Mohlo by sa zdať prekvapujúce, že radiačnú ochranu možno aplikovať len na určité časti tela, a Generálny riaditeľ spoločnosti StemRad Oren Milstein povedal, že mnohí z ľudí z kozmického priemyslu, ktorým tento nápad predložil, boli prekvapení tiež. Ale ochrana celého tela by bola neuveriteľne ťažkopádna a najlepšia ochrana by bola niečo, čo by astronauti mohli skutočne nosiť a stále vykonávať svoju prácu.

Namiesto prístupu všetko alebo nič môže selektívna ochrana vyvážiť účinnosť a praktickosť. Ak dokážete ochrániť niektoré z najzraniteľnejších orgánov, ako sú pľúca alebo prsné tkanivo, môžete pomôcť udržať ľudí v bezpečí bez toho, aby ste ich nadmerne zaťažovali.

Konceptualizácia kumulatívnych rizík

Ako ľudia sme často viac zvyknutí premýšľať o riziku z hľadiska bezprostredného nebezpečenstva ako o kumulatívnom procese. Zamyslite sa nad rozdielom medzi strachom z lietania a tým, ako uvažujeme o dlhodobých zdravotných nebezpečenstvách, ako je fajčenie. A pokiaľ ide o vesmír, je prirodzené premýšľať o nebezpečenstvách v podobe zlyhania rakiet alebo výbuchu kozmickej lode a je ťažšie si predstaviť, ako vyzerá kumulatívne vystavenie žiareniu.

Jedným z kľúčových spôsobov, ako znížiť kumulatívnu expozíciu, je vytvoriť ochranu, ktorá je dostatočne dobrá na to, aby poskytovala určitú ochranu, ale zároveň, čo je životne dôležité, je dostatočne pohodlná, aby ju astronauti nosili. "Chceme niečo, čo by ťa nielen chránilo, ale bolo by to niečo, čo by si chcela nosiť," povedala Kelly. Je členom poradnej rady pre StemRad a má osobitné pochopenie pre zdravotné problémy, ktorým čelia astronauti, keďže bol súčasťou Prelomová štúdia NASA o dvojčatách o účinkoch kozmických letov na ľudský organizmus.

Vesta chráni časti tela a zároveň umožňuje voľný pohyb. A môže byť účinný, aj keď sa nosí len občas, ako zdôraznil Milstein: „Nie je to všetko alebo žiadne, pokiaľ ide o dĺžku používania. Produkt môžete používať len 70 percent času a stále bude veľmi prospešný. Môžete si ho vyzliecť, aby ste sa osprchovali alebo robili namáhavé aktivity, ako je cvičenie. Pretože žiarenie je kumulatívna vec.“

Dôležitosť ergonómie

Aby bola vesta praktická pri vesmírnych letoch, astronauti sa musia počas nosenia voľne pohybovať. AstroRad bol testovaný na ISS piatimi astronautmi, ktorí ho nosili vo dne i v noci pri svojich bežných povinnostiach, aby sa zistilo, či neovplyvňuje ich pohyb.

"Pre veľa životne dôležitých vecí, ako je jedenie a spánok - veci, ktoré zaberajú veľa času - bola vesta v poriadku," povedal Milstein. Vesta však bránila určitým pohybom, ako je zdvíhanie rúk nad hlavou, čo sťažovalo úlohy, ako je vykladanie nákladného vozidla.

„Vykladanie nákladného vozidla je náročné, pretože všetko pláva,“ povedal Kelly. „Keď z tašky vytiahnete kopu vecí, otvoríte tašku a všetky začnú odplávať a musíte to zvládnuť, stáva sa výzvou." Povedal, že táto výzva bola väčšinou mentálna, pretože vyžaduje, aby boli astronauti mimoriadne opatrní a opatrní metodický. Ale akýkoľvek náraz do pohybu sťaží už aj tak ťažkú ​​úlohu.

"Mikrogravitácia robí takmer všetko ťažšie," povedala Kelly.

Aby bola vesta čo najflexibilnejšia bez obetovania ochrany, je vyrobená z tisícok šesťuholníkov rôznych hĺbok, ktoré sú zasadené do sieťoviny. To umožňuje, aby určité oblasti mali silnejšiu ochranu ako iné (napríklad väčšia ochrana pľúc), pričom sú stále dostatočne flexibilné, aby umožňovali pohyb. Vesta sa v súčasnosti dodáva v dvoch veľkostiach, pre mužské a ženské telo, ale existujú plány na modulárnu systém, ktorý by umožnil vestu skrátiť alebo predĺžiť, aby sa do nej zmestilo viac rôznych veľkostí telá.

Testovanie ochrany v reálnom svete

Testy vykonané na AstroRad na ISS mali pochopiť pohodlie a prispôsobenie vesty pre astronautov, ale nehodnotili množstvo blokovaného žiarenia. Najlepším spôsobom, ako otestovať účinnosť vesty, je vidieť ju v situácii porovnateľnej so skutočnou misiou s posádkou.

To je dôvod, prečo misia Artemis I, ktorá bola uvoľnená, zahŕňala dve figuríny Helga a Zohar, ktoré majú tvar trupu a sú naplnené detektormi. Dve torzá sú navrhnuté tak, aby detekovali prichádzajúce častice žiarenia a jeden bude mať na sebe vestu, takže tímy budú môcť vidieť, aká účinná je vesta pri zastavení tohto žiarenia. Počas 25-dňového letu zo Zeme okolo Mesiaca a späť budú vystavení rovnakému radiačnému prostrediu, akým budú astronauti v budúcich misiách.

"Vôbec prvýkrát budeme schopní kvantifikovať dávku žiarenia a prienik žiarenia do tela v hlbokom vesmíre - niečo, čo sa nikdy nestalo. A zároveň overte potenciálne protiopatrenie,“ povedal Milstein. "Bude to pokladnica údajov o ľudskej náchylnosti na žiarenie na úrovni orgánov v hlbokom vesmíre."

AstroRad sa zameriava na ochranu pred ionizujúcim žiarením, ktoré je pre ľudské zdravie najnebezpečnejšie. Tento test však tiež ukáže, či je vesta účinná pri zastavení iného typu žiarenia, nazývaného galaktické kozmické žiarenie. Toto vyžarovanie pozadia je ťažké blokovať, takže prínos bude pravdepodobne len malý, ale sú to všetko užitočné údaje pre budúce ochranné opatrenia.

Psychológia riadenia rizík

Skúmanie vesmíru je vždy spojené s určitým stupňom rizika a astronauti sa učia rozdeľovať túto realitu ako súčasť svojej práce. „Ste vycvičení sústrediť sa na svoju prácu a veci, ktoré môžete ovládať, a ignorovať všetko ostatné,“ vysvetlil Kelly. "Uvedomuješ si riziko, ale nedovolíš, aby ťa vyradilo."

Žiarenie je len jedným z mnohých rizík, s ktorými sa astronauti stretávajú. Avšak na rozdiel od bezprostredných rizík, ako sú zlyhania štartu, radiácia je „týmto neznámym rizikom“, povedal Kelly. "Je to pretrvávajúce riziko, ktorému sa vystavuješ po zvyšok svojho života."

Vesmírne agentúry majú morálnu povinnosť udržiavať svojich astronautov tak v bezpečí, ako len môžu, a to z hľadiska bezprostredných rizík aj z hľadiska dlhodobých vplyvov na zdravie. Pre misie Artemis na Mesiac a pre budúce prieskumy s posádkou v ďalších oblastiach bude radiačná ochrana toho dôležitou súčasťou.

Pre Kellyho je kľúčom k jeho prístupu k riadeniu rizík rovnováha, ktorá zahŕňa zmierňovanie rizík, s ktorými sa dá vysporiadať, a zvládanie tých, s ktorými sa nedá. "Robíme to tak bezpečne, ako len môžeme v rámci rozumu," povedal. "Ak by ste chceli, aby boli veci 100% bezpečné, nikdy by ste neopustili svoj dom."

Odporúčania redaktorov

• NASA obnovuje kontakt s vrtuľníkom Mars po deviatich týždňoch ticha
• Dobrovoľníci NASA budú žiť v simulovanom biotope Marsu celý rok
• Ako v piatok sledovať dvoch amerických astronautov na vychádzke do vesmíru na ISS
• NASA stratila kontakt s vrtuľníkom Mars Ingenuity na týždeň – ale už je to v poriadku
• Júnové tipy NASA na pozorovanie oblohy zahŕňajú Mars v úli