В огромната пустота на космоса две форми на радиация заплашват астронавтите: Космическите лъчи пропускат през галактиката с почти светлинни скорости, докато слънчевата активност произвежда по-приглушена форма на радиация. И двете представляват проблем за космическите пътешественици, причинявайки условия, вариращи от нарушено зрение до рак.
Тази радиация не е проблем тук на Земята благодарение на защитната атмосфера на планетата, която блокира най-лошото от нея. Но инженерите все още нямат ефективни методи за защита на астронавтите от тези опасности и това добавя допълнително ниво на риск за вече рисковите планове за изпращане на хора на Марс на тригодишно пътуване до 2030-те.
„Може да има рискове на ниво мисия, които буквално излагат мисията на риск - цялата мисия, а не само отделните астронавти - ако един или повече членове на екипажа са неработоспособни“, казва експертът по радиация Рон Търнър, старши научен съветник в Института на НАСА за Разширени концепции в Атланта, който изучава стратегии за управление на риска за космически мисии на човека. "Важно е да получим тези данни през следващите десет години, за да можем да направим разумно планиране за бъдеща мисия на Марс."
Слънцето постоянно хвърля енергийни частици чрез слънчевия вятър. И нивата на тези частици се покачват и падат по време на 22-годишния слънчев цикъл на слънцето. Слънчевите бури също могат да хвърлят масивни петна от заредени частици в космоса, като 11-годишният пик произвежда най-голяма активност. Мощната радиация може не само да увеличи дългосрочните рискови рискове, но и да предизвика незабавни проблеми като повръщане, умора и проблеми със зрението.
Подобно на слънчевата активност, космическите лъчи имат потенциал да причинят рак. Тези високоенергийни високоскоростни частици произхождат извън Слънчевата система и могат сериозно да увредят човешките клетки. За разлика от лъчението от слънцето, космическите лъчи също могат да предизвикат дългосрочни дегенеративни ефекти, докато са все още в космоса, включително сърдечни заболявания, намалена ефективност на имунната система и неврологични симптоми, наподобяващи тези на Алцхаймер.
Без атмосферата на Земята да ги защити, астронавтите на борда на Международната космическа станция вече трябва да се справят с тези радиационни опасности. Те могат да търсят убежище в по-силно защитена част от кораба, когато слънцето изпуска особено силен изблик на радиация. Но избягването на постоянното, стабилно нападение на космическото излъчване представлява по-голямо предизвикателство. И никой на МКС все още не е изпитал пълната радиационна опасност, която би била наблюдавана при тригодишна мисия до Марс и обратно; максималният период от време, който някой е прекарал на космическата станция, е 14 месеца.
По-дебел корпус може да помогне за блокиране на космическите лъчи с по-ниска енергия, но всички лъчи с висока мощност могат лесно да преминат през него, отбелязва Търнър. Плюс това, удвояването на номиналната дебелина на корпуса на космически кораб само намалява заплахата за астронавтите с около 10 процента, число, което зависи от естеството на лъчите и екранирането. Това допълнително екраниране също придава тежест на космически кораб, ограничавайки това, което може да бъде посветено на запасите за наука и оцеляване.
Търнър казва, че най-добрият начин за намаляване на опасността от космическите лъчи няма да дойде от екранирането. Вместо това той смята, че решението ще дойде от намаляване на времето, което астронавтите прекарват, пътувайки до и от други светове. След като хората се докоснат до Марс, по-голямата част от планетата ще осигури значителна защита, ефективно намалявайки наполовина количеството радиация. Докато тънката атмосфера на Марс няма да осигури същия щит като плътния слой от газове на Земята, той също ще намали космическите лъчи, които достигат до изследователите на повърхността.
За да разберат как космическите лъчи ще повлияят на човешките изследователи, учените първо ще трябва да измерват свойствата на магнитното поле на Слънцето в даден момент. „Колкото по-добре познаваме галактическата космическа лъчева среда, в която изпращаме нашите астронавти, толкова по-добре можем да планираме мисии и да разберем ефекта на мисията върху астронавтите“, казва Търнър. С тази информация изследователите може да са в състояние да прогнозират ефектите от космическото излъчване година или две преди стартирането на мисията, което ще позволи по-добро планиране на конкретно космическо време. Това би било като да разберем дали приближаващата буря на Земята е ураган или гръмотевична буря; информацията може да помогне при приспособяване на защитни мерки.
Учените придобиват по-добро разбиране на това как изглеждат космическите лъчи извън защитния щит на Слънцето, като използват данни, събрани от космическия кораб Voyager 1, който напусна Слънчевата система през 2012 г. Това трябва да им помогне по-добре да разберат как влияе променящата се слънчева активност на лъчи.
Вътре в хелиосферата Слънчевата система е частично защитена от космически лъчи. (Лаборатория за концептуални образи на Walt Feimer / NASA GSFC) Вояджър 1 "е единственият инструмент, който човечеството е направило, което е успяло да навлезе в междузвездната среда, онази част, където сме извън влиянието на слънчевото магнитно поле", казва Илиас Чолис, докторантичен изследовател от университета Джон Хопкинс в Мериленд.
Докато Вояджър 1 сондира космическото излъчване извън обсега на слънцето, инструменти като руския сателитен полезен товар за изследване на антиматерията и астрофизика на леки ядра (PAMELA) и Алфа магнитния спектрометър (AMS) на борда на МКС го изваждат от вътрешността на слънчевата енергия система. Сравняването на измервания от всеки от тези източници помага на Чолис и други изследователи да разберат как активността на слънцето е променила опасната радиация в миналото и как може да модифицира радиацията в бъдещите слънчеви цикли. Заедно тези космически кораби и инструменти увеличават количеството информация за космическите лъчи и това ще се подобри само с течение на времето.
Чолис и неговите колеги например наскоро използваха нови данни от Вояджър 1, за да модифицират съществуващи формули, които описват как магнитното поле на слънцето влияе на космическите лъчи. Много космически лъчи идват от свръхнови - експлозията на масивна звезда, която изпраща заредени частици, стрелящи навън. За разлика от светлината от експлозията, енергийният материал не се движи по права линия, а вместо това отскача газ и прах в пространството в това, което Чолис определи като "много зигзаг вид пътека". Това може да затрудни определянето откъде идват отделните космически лъчи, особено след като те преминат в Слънчевата система.
Излизайки извън влиянието на слънцето, Чолис и неговите колеги се надяваха да свършат по-добра работа с идентифицирането на източника и свойствата на лъчите. Това не само ще им помогне да научат повече за това откъде идват енергийните частици, но също така може да подобри разбирането за тяхното въздействие върху хората, особено за пътуващите в Космоса.
Радиацията е „риск, за който трябва да научим повече за следващото десетилетие, за да можем да извършим правилното смекчаване, за да можем да направим всичко възможно за астронавтите, които ще изложат живота си на риск за редица различни заплахи ", Казва Търнър. Но оптималното решение може да бъде това, което засега изглежда трудно - да се върви по-бързо и да се избегне възможно най-много радиация. Той казва:" Най-добрият удар за долара е напредналото задвижване, а не екранирането. "
