แผนของ NASA ที่จะปกป้องนักบินอวกาศบนดาวอังคารจากรังสี

ภารกิจอาร์ทิมิสที่ 1 ซึ่งเพิ่งเสร็จสิ้นการทดสอบครั้งประวัติศาสตร์รอบดวงจันทร์ ไม่มีนักบินอวกาศอยู่บนยานเลย แต่มีสองคน ผู้โดยสารพิเศษ: เฮลกาและโซฮาร์ หุ่นจำลองที่มีรายละเอียดทางกายวิภาคสูงคู่หนึ่ง ซึ่งหนึ่งในนั้นสวมเสื้อกั๊กป้องกันรังสีพิเศษสำหรับ การเดินทาง. ภารกิจของพวกเขา? วัดการแผ่รังสีในห้วงอวกาศและพิจารณาว่าเสื้อกั๊กสามารถช่วยปกป้องนักบินอวกาศจากอันตรายที่มองไม่เห็นในอวกาศได้หรือไม่

เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับภัยคุกคามของรังสีในอวกาศและวิธีป้องกันนักบินอวกาศจากรังสีดังกล่าว เราได้พูดคุยกับ CEO ของบริษัทที่ผลิตเสื้อกั๊ก StemRad และ Scott Kelly นักบินอวกาศ NASA ที่เกษียณอายุราชการ ผู้มีประสบการณ์ในภารกิจสถานีอวกาศซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในบทบาทของเขาในการวิจัยเกี่ยวกับนักบินอวกาศ สุขภาพ.

อันตรายที่มองไม่เห็นของรังสี

บนโลกนี้ เราได้รับการปกป้องจากรังสีอันตรายจากแมกนีโตสเฟียร์ของดาวเคราะห์ สนามแม่เหล็กรอบโลกดักจับรังสีไว้ในสองบริเวณที่เรียกว่าแถบแวนอัลเลน ทำให้ปลอดภัยสำหรับเราบนพื้นผิว แต่เมื่อนักบินอวกาศออกนอกวงโคจรระดับต่ำของโลก เนื่องจากต้องไปเยือนดวงจันทร์ (และตำแหน่งอื่นๆ ในระบบสุริยะ เช่น ดาวอังคาร) พวกเขาจะได้รับรังสีอันตราย

ในระยะยาว การได้รับรังสีนี้ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคมีประจุจากดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าแสงอาทิตย์ ลม อนุภาคที่พุ่งออกมาในการขับมวลโคโรนา และรังสีคอสมิก สามารถนำไปสู่สุขภาพที่หลากหลาย ปัญหา. สิ่งสำคัญที่สุดคือ การได้รับรังสีจะเพิ่มโอกาสที่คนๆ หนึ่งจะเป็นมะเร็งหรือโรคความเสื่อมต่างๆ นั่นเป็นเหตุผลที่ NASA และหน่วยงานด้านอวกาศอื่น ๆ กำหนดขีดจำกัดว่านักบินอวกาศสามารถรับรังสีได้มากเพียงใดตลอดช่วงชีวิตของพวกเขา

นักบินอวกาศได้รับประสบการณ์ในสภาพแวดล้อมวงโคจรเช่นสถานีอวกาศนานาชาติ น้อยกว่าที่พวกเขาจะได้รับจากการเดินทางไปดวงจันทร์ แต่ก็ยังเพียงพอที่จะส่งผลกระทบต่อลูกเรือ “บางครั้งคุณสามารถเห็นรังสีคอสมิกกระทบกับลูกตาของคุณ และคุณรู้ว่านั่นคือรังสีและมันก็ทะลุผ่าน ร่างกายและดวงตาของคุณ” สก็อตต์ เคลลี ผู้ซึ่งปฏิบัติภารกิจหลายภารกิจบนสถานีอวกาศนานาชาติกล่าว (ไอเอส). “ดังนั้นมันจึงเป็นสิ่งที่ท่านทราบดี”

ออกไปนอกสนามแม่เหล็ก

ด้วยแผนการของ NASA ที่จะส่งมนุษย์กลับไปยังดวงจันทร์และส่งภารกิจไปยังดาวอังคารในท้ายที่สุด ปัญหาของการได้รับรังสีจึงเป็นปัญหาใหญ่ ภารกิจไปดวงจันทร์ก่อนหน้านี้ภายใต้โครงการอะพอลโลกินเวลาเพียงไม่กี่วัน และนักบินอวกาศก็เป็นเช่นนั้น โชคดีที่ไม่ประสบเหตุการณ์ใด ๆ ของอนุภาคสุริยะซึ่งเพิ่มระดับการแผ่รังสีในช่วงเวลานั้น ห่างออกไป. แต่สำหรับภารกิจที่กินเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน เราต้องการวิธีแก้ปัญหาเพื่อปกป้องนักบินอวกาศจากรังสี

นั่นคือที่มาของเสื้อกั๊ก AstroRad เสื้อกั๊กนี้ผลิตขึ้นจากวัสดุโพลิเมอร์ที่อุดมด้วยไฮโดรเจน ช่วยปกป้องกระดูกเชิงกรานและลำตัว ปกป้องอวัยวะที่เปราะบางที่สุดจากรังสีดวงอาทิตย์ อาจดูน่าประหลาดใจที่การป้องกันรังสีสามารถใช้ได้กับร่างกายเพียงบางส่วนเท่านั้น และ Oren Milstein ซีอีโอของ StemRad กล่าวว่าหลายคนในอุตสาหกรรมอวกาศที่เขาเสนอแนวคิดนี้รู้สึกประหลาดใจ ด้วย. แต่การป้องกันแบบเต็มตัวอาจยุ่งยากอย่างไม่น่าเชื่อ และการป้องกันที่ดีที่สุดควรเป็นสิ่งที่นักบินอวกาศสามารถสวมใส่ได้จริงๆ และยังทำงานได้

การป้องกันแบบเลือกสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและการปฏิบัติจริง หากคุณสามารถปกป้องอวัยวะที่เปราะบางที่สุดบางส่วนได้ เช่น ปอดหรือเนื้อเยื่อเต้านม คุณก็สามารถช่วยรักษาผู้คนให้ปลอดภัยได้โดยไม่สร้างภาระมากเกินไป

สร้างแนวคิดเกี่ยวกับความเสี่ยงสะสม

ในฐานะมนุษย์ เรามักคุ้นเคยกับการคิดถึงความเสี่ยงในแง่ของอันตรายที่เกิดขึ้นทันทีมากกว่ากระบวนการสะสม ลองนึกถึงความแตกต่างระหว่างความกลัวในการบินกับวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับอันตรายต่อสุขภาพในระยะยาว เช่น การสูบบุหรี่ และเมื่อพูดถึงอวกาศ เป็นเรื่องปกติที่จะคิดถึงอันตรายในแง่ของจรวดที่ล้มเหลวหรือยานอวกาศระเบิด และยากที่จะจินตนาการว่าการได้รับรังสีสะสมจะมีลักษณะอย่างไร

หนึ่งในวิธีสำคัญในการลดการสัมผัสสะสมคือการสร้างการป้องกันที่ดีพอที่จะให้การป้องกันได้บางส่วน แต่ที่สำคัญคือมีความสบายเพียงพอที่นักบินอวกาศจะสวมใส่ “เราต้องการบางสิ่งที่ไม่เพียงแต่ปกป้องคุณเท่านั้น แต่ยังเป็นสิ่งที่คุณต้องการสวมใส่ด้วย” Kelly กล่าว เขาเป็นสมาชิกของคณะกรรมการที่ปรึกษาของ StemRad และมีความเข้าใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับปัญหาด้านสุขภาพที่นักบินอวกาศต้องเผชิญในขณะที่เขาเป็นส่วนหนึ่งของ การศึกษาแฝดที่ก้าวล้ำของ NASA เกี่ยวกับผลกระทบของการบินอวกาศต่อร่างกายมนุษย์

เสื้อกั๊กช่วยปกป้องส่วนต่างๆ ของร่างกายในขณะที่ยังคงเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ และมีประสิทธิภาพแม้ว่าจะสวมใส่เพียงบางเวลาก็ตาม ดังที่ Milstein กล่าวไว้ว่า “มันไม่ได้ทั้งหมดหรือไม่มีเลยในแง่ของระยะเวลาการใช้งาน คุณสามารถใช้ผลิตภัณฑ์เพียง 70 เปอร์เซ็นต์ของเวลาและยังคงเป็นประโยชน์อย่างมาก คุณสามารถถอดเพื่ออาบน้ำหรือทำกิจกรรมที่ต้องใช้แรงมาก เช่น การออกกำลังกาย เพราะรังสีเป็นสิ่งที่สะสม”

ความสำคัญของการยศาสตร์

เพื่อให้เสื้อกั๊กใช้งานได้จริงในการบินอวกาศ นักบินอวกาศต้องสามารถเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระขณะสวมใส่ AstroRad ได้รับการทดสอบบนสถานีอวกาศนานาชาติโดยนักบินอวกาศ 5 คน ซึ่งสวมมันทั้งกลางวันและกลางคืนในขณะที่ปฏิบัติหน้าที่ตามปกติ เพื่อดูว่ามันรบกวนการเคลื่อนไหวหรือไม่

“สำหรับสิ่งสำคัญหลายอย่าง เช่น การกินและการนอนหลับ — สิ่งที่ต้องใช้เวลามาก — เสื้อกั๊กก็ไม่เป็นไร” มิลสไตน์กล่าว อย่างไรก็ตาม เสื้อกั๊กขัดขวางการเคลื่อนไหวบางอย่าง เช่น การยกแขนขึ้นเหนือศีรษะ ซึ่งทำให้งานต่างๆ เช่น การขนถ่ายสินค้าบนรถทำได้ยากขึ้น

“การขนถ่ายยานพาหนะบรรทุกสินค้าเป็นเรื่องท้าทายเพราะทุกอย่างลอยได้” เคลลี่กล่าว “เมื่อคุณหยิบของจำนวนมากออกจากกระเป๋า แล้วคุณเปิดกระเป๋า ของทั้งหมดก็เริ่มลอยออกไป และคุณต้องจัดการสิ่งนั้น มันกลายเป็นความท้าทาย” เขากล่าวว่าความท้าทายส่วนใหญ่เป็นเรื่องทางจิตใจ เนื่องจากนักบินอวกาศต้องใช้ความระมัดระวังอย่างมากและ มีระเบียบ แต่การขัดขวางการเคลื่อนไหวใด ๆ จะทำให้งานที่ยากอยู่แล้วยากขึ้น

“ภาวะไร้น้ำหนักทำให้ทุกอย่างทำได้ยากขึ้น” เคลลี่กล่าว

เพื่อให้เสื้อกั๊กมีความยืดหยุ่นมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยไม่สูญเสียการป้องกัน เสื้อกั๊กนี้ทำจากหกเหลี่ยมนับพันที่มีความลึกต่างกันซึ่งประกอบเข้ากับตาข่าย วิธีนี้ช่วยให้บางพื้นที่มีการป้องกันที่หนากว่าส่วนอื่น (เช่น การป้องกันปอดมากกว่า) ในขณะที่ยังคงมีความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะเคลื่อนไหวได้ ปัจจุบันเสื้อกั๊กมีสองขนาดสำหรับตัวผู้และตัวเมีย แต่มีแผนสำหรับโมดูลาร์ ระบบที่ช่วยให้เสื้อกั๊กสั้นลงหรือยาวขึ้นเพื่อรองรับขนาดต่างๆ ได้มากขึ้น ร่างกาย

การทดสอบการป้องกันในสถานการณ์จริง

การทดสอบที่ดำเนินการกับ AstroRad บน ISS นั้นเพื่อทำความเข้าใจความสบายและความพอดีของเสื้อกั๊กสำหรับนักบินอวกาศ แต่พวกเขาไม่ได้ประเมินปริมาณรังสีที่ถูกปิดกั้น สำหรับสิ่งนั้น วิธีที่ดีที่สุดในการทดสอบประสิทธิภาพของเสื้อกั๊กคือการดูในสถานการณ์ที่เทียบได้กับภารกิจที่มีลูกเรือจริง

นั่นเป็นเหตุผลที่ภารกิจ Artemis I ซึ่งไม่มีลูกเรือ รวมหุ่นจำลองสองตัว Helga และ Zohar ซึ่งมีรูปร่างเป็นลำตัวและเต็มไปด้วยเครื่องตรวจจับ ลำตัวทั้งสองได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับอนุภาครังสีที่เข้ามา และอีกตัวหนึ่งจะสวมเสื้อกั๊ก เพื่อให้ทีมสามารถเห็นได้ว่าเสื้อกั๊กมีประสิทธิภาพในการหยุดรังสีนี้มากน้อยเพียงใด ตลอดระยะเวลา 25 วันจากโลกไปรอบดวงจันทร์และกลับมา พวกเขาจะได้สัมผัสกับสภาพแวดล้อมการแผ่รังสีแบบเดียวกับที่นักบินอวกาศจะปฏิบัติภารกิจในอนาคต

“นับเป็นครั้งแรกที่เราจะสามารถวัดปริมาณรังสีและการทะลุผ่านของรังสีเข้าสู่ร่างกายในห้วงอวกาศได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยมีใครทำมาก่อน และในขณะเดียวกันก็ตรวจสอบมาตรการตอบโต้ที่อาจเกิดขึ้น” มิลสไตน์กล่าว “มันจะเป็นขุมสมบัติของข้อมูลเกี่ยวกับความอ่อนแอของมนุษย์ต่อรังสีในระดับอวัยวะภายในห้วงอวกาศ”

AstroRad มุ่งเน้นไปที่การป้องกันรังสีไอออไนซ์เนื่องจากรังสีนี้เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์มากที่สุด แต่การทดสอบนี้จะแสดงให้เห็นว่าเสื้อกั๊กมีประสิทธิภาพในการหยุดรังสีชนิดอื่นที่เรียกว่ารังสีคอสมิกของกาแลคซีหรือไม่ การแผ่รังสีพื้นหลังนี้ยากต่อการสกัดกั้น ดังนั้นประโยชน์ที่ได้รับจึงน่าจะเป็นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น แต่เป็นข้อมูลที่มีประโยชน์สำหรับมาตรการป้องกันในอนาคต

จิตวิทยาการบริหารความเสี่ยง

การสำรวจอวกาศมักจะมาพร้อมกับความเสี่ยงเสมอ และนักบินอวกาศได้รับการสอนให้แบ่งความเป็นจริงนี้เป็นส่วนหนึ่งของงานของพวกเขา “คุณถูกฝึกให้โฟกัสกับงานและสิ่งที่คุณควบคุมได้ และไม่สนใจสิ่งอื่น” Kelly อธิบาย “คุณตระหนักถึงความเสี่ยง แต่คุณอย่าปล่อยให้มันบั่นทอนความสามารถของคุณ”

การแผ่รังสีเป็นเพียงหนึ่งในความเสี่ยงมากมายที่นักบินอวกาศต้องเผชิญ อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนความเสี่ยงที่เกิดขึ้นทันที เช่น การยิงจรวดล้มเหลว การแผ่รังสีเป็น “ความเสี่ยงที่ไม่ทราบสาเหตุ” เคลลี่กล่าว “มันเป็นความเสี่ยงที่คุณต้องเผชิญไปตลอดชีวิต”

หน่วยงานอวกาศมีภาระหน้าที่ทางศีลธรรมในการดูแลนักบินอวกาศของตนให้ปลอดภัยที่สุดเท่าที่จะทำได้ ทั้งในแง่ของความเสี่ยงในทันทีและในแง่ของผลกระทบต่อสุขภาพในระยะยาว สำหรับภารกิจอาร์เทมิสสู่ดวงจันทร์และการสำรวจในอนาคตในอนาคต การป้องกันรังสีจะเป็นส่วนสำคัญของสิ่งนั้น

สำหรับ Kelly กุญแจสำคัญในแนวทางการบริหารความเสี่ยงของเขาคือความสมดุล ซึ่งเกี่ยวข้องกับการบรรเทาความเสี่ยงที่สามารถจัดการได้และจัดการกับความเสี่ยงที่ไม่สามารถจัดการได้ “เราทำให้มันปลอดภัยที่สุดเท่าที่เราจะทำได้ด้วยเหตุผล” เขากล่าว “ถ้าคุณต้องการให้ทุกอย่างปลอดภัย 100% คุณจะไม่มีวันออกจากบ้าน”

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• นาซาคืนการติดต่อกับเฮลิคอปเตอร์บนดาวอังคารหลังจากเงียบไปนาน 9 สัปดาห์
• อาสาสมัครของ NASA จะอาศัยอยู่ในที่อยู่อาศัยจำลองของดาวอังคารตลอดทั้งปี
• วิธีดูนักบินอวกาศสหรัฐสองคนบนทางเดินอวกาศที่สถานีอวกาศนานาชาติในวันศุกร์
• NASA ขาดการติดต่อกับเฮลิคอปเตอร์ Mars Ingenuity เป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์ — แต่ตอนนี้ไม่เป็นไรแล้ว
• เคล็ดลับการดูท้องฟ้าในเดือนมิถุนายนของ NASA ได้แก่ Mars in the Beehive