Nasin načrt za zaščito astronavtov na Marsu pred sevanjem

Misija Artemis I, ki je pred kratkim zaključila zgodovinski poskusni let okoli lune, ni imela na krovu nobenega astronavta - imela pa sta dva zelo posebna potnika: Helga in Zohar, par zelo anatomsko podrobnih trupov lutk, od katerih je eden nosil poseben jopič za zaščito pred sevanjem za potovanje. Njihovo poslanstvo? Izmerite izpostavljenost sevanju v globokem vesolju in ugotovite, ali lahko telovnik pomaga zaščititi astronavte pred nevidnimi nevarnostmi vesolja.

Če želite izvedeti več o grožnji vesoljskega sevanja in kako zaščititi astronavte pred njim, smo se pogovarjali z izvršnim direktorjem podjetja, ki izdeluje jopič, StemRad, kot tudi upokojenemu Nasinemu astronavtu Scottu Kellyju, veteranu misij na vesoljskih postajah, ki je znan po svoji vlogi pri raziskovanju astronavtov. zdravje.

Nevidne nevarnosti sevanja

Tukaj na Zemlji nas pred nevarnim sevanjem ščiti magnetosfera planeta. Magnetno polje okoli Zemlje ujame sevanje v dve področji, imenovani Van Allenovi pasovi, zaradi česar je varno za nas na površini. Ko pa astronavti presežejo nizko Zemljino orbito, saj morajo obiskati Luno (in druge potencialne lokacije v sončnem sistemu, kot je Mars), so izpostavljeni nevarnemu sevanju.

Dolgoročno izpostavljenost temu sevanju, ki je sestavljeno iz nabitih delcev iz sonca, imenovanih sončno vetrovi, delci, izbiti v koronarnih izbruhih mase, in kozmični žarki – lahko vodijo do različnih zdravstvenih težave. Najpomembneje je, da izpostavljenost sevanju poveča verjetnost, da bo nekdo zbolel za rakom ali različnimi degenerativnimi boleznimi. Zato imajo NASA in druge vesoljske agencije omejitev, koliko sevanja je lahko astronavt izpostavljen v svojem življenju.

Doživljanje izpostavljenosti astronavtov v orbitalnem okolju, kot je Mednarodna vesoljska postaja precej manj, kot bi jih doživeli na potovanju na luno, a še vedno dovolj, da vpliva na posadko. »Včasih lahko vidite, kako kozmični žarki zadenejo vaše zrklo, in se zavedate, da je to sevanje in gre tudi skozi vaše telo in tudi vaše oči,« je povedal Scott Kelly, ki je sodeloval na več misijah na Mednarodni vesoljski postaji (ISS). "Torej je nekaj, česar se zavedaš."

Podvig izven magnetosfere

Glede na Nasine načrte, da pošlje ljudi nazaj na Luno in sčasoma pošlje misijo s posadko na Mars, je vprašanje izpostavljenosti sevanju velika skrb. Prejšnje misije na Luno v okviru programa Apollo so trajale le nekaj dni, astronavti pa so bili na srečo nismo doživeli nobenih dogodkov sončnih delcev, ki bi dvignili raven sevanja v času, ko so bili stran. Toda za misije, ki trajajo tedne ali celo mesece, potrebujemo rešitev za zaščito astronavtov pred sevanjem.

Tu pride na vrsto telovnik AstroRad. Izdelan iz polimernega materiala, bogatega z vodikom, telovnik pokriva medenico in trup ter ščiti najbolj ranljive organe pred sončnim sevanjem. Morda se zdi presenetljivo, da se lahko zaščita pred sevanjem uporablja samo za nekatere dele telesa in Generalni direktor StemRada Oren Milstein je dejal, da so bili številni v vesoljski industriji, ki jim je predstavil idejo, presenečeni preveč. Toda zaščita celotnega telesa bi bila neverjetno okorna in najboljša zaščita bi bila nekaj, kar bi lahko astronavti dejansko nosili in še vedno opravljali svoje delo.

Namesto pristopa vse ali nič lahko selektivna zaščita uravnoteži učinkovitost in praktičnost. Če lahko zaščitite nekatere najbolj ranljive organe, kot so pljuča ali tkivo dojk, lahko pomagate zaščititi ljudi, ne da bi jih pretirano obremenjevali.

Konceptualizacija kumulativnih tveganj

Kot ljudje smo pogosto bolj navajeni razmišljati o tveganju v smislu neposredne nevarnosti kot kumulativnega procesa. Pomislite na razliko med strahom pred letenjem in našim razmišljanjem o dolgoročnih nevarnostih za zdravje, kot je kajenje. In ko gre za vesolje, je naravno razmišljati o nevarnostih v smislu odpovedi raket ali eksplozije vesoljskih plovil, težje pa si je predstavljati, kako izgleda kumulativna izpostavljenost sevanju.

Eden od ključnih načinov za zmanjšanje kumulativne izpostavljenosti je izdelava zaščite, ki je dovolj dobra, da nudi nekaj zaščite, vendar je tudi, bistveno, dovolj udobna, da jo bodo nosili astronavti. "Želimo nekaj, kar vas ne bi samo zaščitilo, ampak bi bilo nekaj, kar bi želeli nositi," je dejala Kelly. Je član svetovalnega odbora za StemRad in ima posebno razumevanje zdravstvenih težav, s katerimi se soočajo astronavti, saj je bil del Nasina prelomna študija dvojčkov o učinkih vesoljskih poletov na človeško telo.

Brezrokavnik ščiti dele telesa, hkrati pa omogoča prosto gibanje. Učinkovit je lahko tudi, če ga nosite le nekaj časa, kot je poudaril Milstein: »Glede na trajanje uporabe ni vse ali nič. Izdelek lahko uporabljate samo 70 odstotkov časa in še vedno bo zelo koristen. Lahko ga snamete, da se tuširate ali opravljate naporne dejavnosti, kot je vadba. Ker je sevanje kumulativno.«

Pomen ergonomije

Da bi bil jopič praktičen v vesoljskih poletih, se morajo astronavti med nošenjem v njem prosto gibati. AstroRad je na ISS testiralo pet astronavtov, ki so ga nosili podnevi in ​​ponoči med opravljanjem rednih dolžnosti, da bi ugotovili, ali ovira njihovo gibanje.

"Za veliko vitalnih stvari, kot sta prehranjevanje in spanje - stvari, ki vzamejo veliko časa - je bil telovnik v redu," je dejal Milstein. Vendar je jopič oviral določene gibe, kot je dviganje rok nad glavo, kar je otežilo naloge, kot je razkladanje tovornega vozila.

"Razkladanje tovornega vozila je zahtevno, ker vse plava," je dejal Kelly. »Ko iz vrečke jemljete kup predmetov in vrečko odprete ter vsi začnejo lebdeti stran in to morate obvladati, postane izziv.« Dejal je, da je bil izziv večinoma psihični, saj od astronavtov zahteva izjemno previdnost in metodično. Toda vsaka motnja gibanja bo otežila že tako težko nalogo.

"Mikrogravitacija otežuje skoraj vse," je dejal Kelly.

Da bi bil jopič kar se da prilagodljiv, ne da bi pri tem žrtvovali zaščito, je izdelan iz tisočih šesterokotnikov različnih globin, ki so vgrajeni v mrežo. To omogoča, da imajo določena področja debelejšo zaščito kot druga (na primer večjo zaščito pljuč), hkrati pa so še vedno dovolj prožna, da omogočajo gibanje. Telovnik je trenutno na voljo v dveh velikostih, za moško in žensko telo, vendar obstajajo načrti za modularno sistem, ki bi omogočil, da se brezrokavnik skrajša ali podaljša za več različnih velikosti telesa.

Testiranje zaščite v resničnem svetu

Preizkusi, opravljeni na AstroRadu na ISS, so bili namenjeni razumevanju udobja in prileganja jopičev za astronavte, vendar niso ocenili količine sevanja, ki je bilo blokirano. Za to je najboljši način za preizkus učinkovitosti jopiča ta, da ga vidite v situaciji, ki je primerljiva z resnično misijo s posadko.

Zato je misija Artemis I, ki je bila odpuščena, vključevala dve lutki Helga in Zohar, ki sta v obliki trupa in napolnjeni z detektorji. Dva torza sta zasnovana za zaznavanje prihajajočih delcev sevanja, eden pa bo nosil telovnik, tako da bodo ekipe lahko videle, kako učinkovit je jopič pri zaustavljanju tega sevanja. V 25-dnevnem letu od Zemlje okoli lune in nazaj bodo izpostavljeni enakemu sevalnemu okolju, kot bodo astronavti v prihodnjih misijah.

»Prvič doslej bomo lahko količinsko opredelili odmerek sevanja in prodor sevanja v telo v globokem vesolju – nekaj, kar še nikoli ni bilo narejeno. In hkrati potrdi morebitni protiukrep,« je dejal Milstein. "To bo zakladnica podatkov o človeški dovzetnosti za sevanje na ravni organov v globokem vesolju."

AstroRad se osredotoča na zaščito pred ionizirajočimi sevanji, ki so najbolj nevarna za zdravje ljudi. Toda ta test bo tudi pokazal, ali je telovnik učinkovit pri zaustavljanju druge vrste sevanja, imenovane galaktični kozmični žarki. To sevanje ozadja je težko blokirati, zato bo korist verjetno le majhna, vendar so vsi koristni podatki za prihodnje zaščitne ukrepe.

Psihologija obvladovanja tveganj

Raziskovanje vesolja bo vedno povezano z določeno stopnjo tveganja in astronavte učijo, da to realnost razdelijo na ločene delovne naloge. "Usposobljeni ste, da se osredotočite na svoje delo in stvari, ki jih lahko nadzorujete, in ignorirate vse ostalo," je pojasnil Kelly. "Zavedate se tveganja, vendar ne dovolite, da bi vas onesposobilo."

Sevanje je le eno od mnogih tveganj, s katerimi se soočajo astronavti. Vendar pa je za razliko od neposrednih tveganj, kot so neuspešne izstrelitve, sevanje "to neznano tveganje", je dejal Kelly. "To je dolgotrajno tveganje, ki se mu izpostavljate do konca svojega življenja."

Vesoljske agencije so moralno dolžne zagotoviti čim večjo varnost svojih astronavtov tako v smislu takojšnjih tveganj kot v smislu dolgoročnih vplivov na zdravje. Za misije Artemis na Luno in za prihodnja raziskovanja s posadko na širšem območju bo zaščita pred sevanjem pomemben del tega.

Za Kellyja je ključ do njegovega pristopa k obvladovanju tveganj ravnovesje, ki vključuje ublažitev tistih tveganj, ki jih je mogoče obravnavati, in ravnanje s tistimi, ki jih ni mogoče. "Naredimo ga čim bolj varnega v okviru razumnega," je dejal. "Če bi želeli, da so stvari 100-odstotno varne, ne bi nikoli zapustili hiše."

Priporočila urednikov

• NASA je po devetih tednih tišine obnovila stik s helikopterjem za Mars
• Nasini prostovoljci bodo celo leto živeli v simuliranem Marsovem habitatu
• Kako opazovati dva ameriška astronavta na vesoljskem sprehodu na ISS v petek
• NASA je za en teden izgubila stik s helikopterjem Mars Ingenuity - a zdaj je v redu
• Nasini junijski nasveti za opazovanje neba vključujejo Mars v čebeljem panju