การแผ่รังสีในอวกาศกำลังหยุดเราจากการส่งมนุษย์ไปยังดาวอังคารอย่างเงียบ ๆ

อันตรายที่ไม่สามารถคุกคามได้เป็นภัยคุกคามต่อนักบินอวกาศของมนุษย์ที่เดินทางไปในห้วงอวกาศ สิ่งเหล่านี้บางอย่างเช่นดาวเคราะห์น้อยมีความชัดเจนและสามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วย LIDAR ที่เหมาะสม คนอื่นไม่ได้ ที่ด้านบนสุดของรายการไม่มากก็คือการแผ่รังสีในอวกาศบางสิ่งที่นาซ่าเตรียมไว้เพื่อปกป้องนักสำรวจในขณะที่เดินทางข้ามไปยังดาวอังคาร สภาพแวดล้อมการแผ่รังสีนอกเหนือจากสนามแม่เหล็กไม่เอื้อต่อชีวิตซึ่งหมายถึงการส่งนักบินอวกาศออกไปโดยไม่มีการป้องกันเทียบเท่ากับการส่งพวกเขาไปสู่การลงโทษ

ในขณะที่เราส่งนักบินอวกาศสู่อวกาศมานานกว่าครึ่งศตวรรษแล้วภารกิจส่วนใหญ่เหล่านี้ถูก จำกัด ให้เดินทางไปยังวงโคจรของโลกต่ำ - ระหว่าง 99 ถึง 1,200 ไมล์ในระดับความสูง สนามแม่เหล็กของโลก - ซึ่งขยายออกไปหลายพันไมล์สู่อวกาศ - ปกป้องโลกจากการถูกกระแทกอย่างแรงโดยอนุภาคพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีพลังงานสูงซึ่งเดินทางได้มากกว่าหนึ่งล้านไมล์ต่อชั่วโมง

การแผ่รังสีในอวกาศมีสามแหล่งใหญ่และพวกมันทั้งหมดมีความเสี่ยงจำนวนหนึ่งที่ไม่สามารถคาดการณ์หรือป้องกันได้ ครั้งแรกคือรังสีที่ติดอยู่ อนุภาคบางตัวไม่ได้รับการเบี่ยงเบนโดยสนามแม่เหล็กของโลก แต่กลับติดอยู่ในวงแหวนแม่เหล็กขนาดใหญ่หนึ่งในสองแห่งรอบโลกและสะสมรวมกันเป็นส่วนหนึ่งของเข็มขัดรังสีของ Van Allen นาซ่ามีเพียงการต่อสู้กับเข็มขัดแวนอัลเลนระหว่างภารกิจอพอลโล

แหล่งที่สองคือการแผ่รังสีของกาแล็กซี่คอสมิคหรือ GCR ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากนอกระบบสุริยะ อะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนเหล่านี้เดินทางด้วยความเร็วแสงเป็นหลักแม้ว่าสนามแม่เหล็กของโลกจะสามารถปกป้องดาวเคราะห์และวัตถุในวงโคจรโลกที่ต่ำจาก GCR ได้

แหล่งสุดท้ายคือจากเหตุการณ์อนุภาคพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นการฉีดอนุภาคขนาดใหญ่ที่มีพลังจากดวงอาทิตย์ มีความแตกต่างระหว่างลมสุริยะตามปกติซึ่งปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ซึ่งใช้เวลาประมาณหนึ่งวันในการเดินทางสู่โลกและเหตุการณ์ที่มีความเข้มสูงเหล่านี้ซึ่งโจมตีเราภายใน 10 นาที นอกเหนือจากการผลิตรังสีที่อาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์อวกาศแล้วบางครั้ง SPE ก็ไม่สามารถคาดเดาได้อย่างดุเดือดทำให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรของนาซ่าไม่สามารถคาดการณ์ได้

องค์การนาซ่าตรวจสอบการแผ่รังสีในอวกาศตามวิธีที่นายจ้างกำหนดความเสี่ยงที่ยอมรับได้สำหรับพนักงานของพวกเขา - พวกเขาจะไม่อยู่ภายใต้ความเสี่ยงด้านอาชีพจากการพัฒนาโรคมะเร็งเกินเกณฑ์ที่กำหนด ในการพัฒนาการประเมินนี้องค์การนาซ่าจะพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ จากที่ลูกเรือจะไปไกลแค่ไหนจากดวงอาทิตย์พวกเขาจะเป็นอย่างไรวงจรของดวงอาทิตย์จะมีลักษณะอย่างไรในช่วงเวลานั้นกับเรือประเภทใดและป้องกันพวกเขา กำลังทำงานกับ ทีมนักชีววิทยาศึกษาว่าผลกระทบทางสรีรวิทยาอาจเกิดขึ้นในการเดินทางใด ๆ และใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ในการประเมินความเสี่ยงด้านอาชีพ

สำหรับนาซ่าความเสี่ยงที่ยอมรับได้หมายถึงความเสี่ยงเกินอายุการใช้งานของมะเร็งถึงสามเปอร์เซ็นต์

แต่การลดความเสี่ยงมะเร็งไม่ใช่ประเด็นเดียว ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดคืออาการคลื่นไส้ - ไม่เลวร้ายนักถ้าคุณอยู่ในยานอวกาศที่มีถุงเก็บฝุ่นอยู่ใกล้ ๆ แต่ก็ค่อนข้างอันตรายถ้าคุณออกไปเดินเล่นในอวกาศและสิ่งที่คุณมีคือชุดอวกาศที่จะอาเจียนออกมา ระบบภูมิคุ้มกันของคนอาจจะถูกโจมตีสักสองสามวันหรือหลายสัปดาห์และการติดเชื้อจากที่นั่นในความตายของทุกสิ่งนั้นก็ไม่ใช่เรื่องง่าย

ตอนนี้สิ่งที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เรามีเพื่อปกป้องนักบินอวกาศจากการแผ่รังสีในอวกาศ - โดยเฉพาะ GCR - คือการป้องกันวัสดุ วิธีนี้ใช้งานได้ดี แต่เราไม่ทราบว่าเกราะป้องกันหนาแค่ไหนที่ต้องอยู่บนเรือที่ถูก จำกัด บนดาวอังคาร หนาเกินไปและค่าใช้จ่ายต้องห้ามในการส่งยานออกไปในอวกาศ ผอมเกินไปและลูกเรือก็ทรมาน ในความเป็นจริงโล่บาง ๆ อาจส่งผลให้เกิดการแผ่รังสีทุติยภูมิเพิ่มขึ้น นั่นเป็นเหตุผลที่ว่าทำไมอลูมิเนียมจึงเป็นวัสดุทางเลือก - มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะแยกอนุภาครังสีคอสมิกออกจากกัน แต่มีน้ำหนักเบาพอสำหรับยานอวกาศที่จะเดินทางอย่างมีประสิทธิภาพด้วย

แต่นาซ่าส่งมนุษย์อวกาศไปยังดวงจันทร์และกลับ - ผ่านสายพานแวนอัลเลนไม่น้อย - และไม่มีใครเสียชีวิต ไม่ได้หมายความว่าเราได้รับรังสีเอกซ์ทั้งหมดแล้วหรือยัง?

ไม่มาก ผลกระทบของการแผ่รังสีในอวกาศจะขึ้นอยู่กับการเปิดรับ - ยิ่งคุณอยู่ในอวกาศนานเท่าไหร่คุณก็ยิ่งเสี่ยงมากขึ้นเท่านั้น ภารกิจของ Apollo ใช้เวลาประมาณสามวันในการขึ้นสู่ดวงจันทร์ ลูกเรือสำหรับ อพอลโล 11 กลับบ้านแปดวันหลังจากการยกออก กรอบเวลาสำหรับภารกิจของดาวอังคารอยู่ในระดับ ปี. “ มีภารกิจของดาวอังคารอยู่สองประเภทที่แตกต่างกัน” Gregory Nelson นักวิจัยจาก Loma Linda University ผู้ซึ่งเชี่ยวชาญเรื่องผลกระทบทางสรีรวิทยาของการแผ่รังสีในอวกาศกล่าว “ หนึ่งในนั้นจะไปที่นั่นเร็วขึ้นเพื่อให้คุณสามารถอยู่บนพื้นผิวดาวอังคารได้นานขึ้น ฉันคิดว่า 500 วันและคุณกลับมาเร็ว ๆ ในเวอร์ชันอื่นคุณต้องใช้เวลากว่า 900 วันแล้วเนลสันกล่าวว่าทีมงานที่ไปดาวอังคารน่าจะได้รับรังสีประมาณหนึ่งสีเทาซึ่งมากกว่า 277 เท่าของปริมาณการสัมผัสรังสีในปีปกติบนโลก

ความเสี่ยงของการเป็นมะเร็งหรือการสัมผัสกับปริมาณรังสีที่อันตรายถึงชีวิตเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงเวลานั้น การหุ้มอลูมิเนียมอย่างง่ายจะไม่ถูกตัด อย่างไรก็ตามมีนักวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีใหม่กำลังศึกษาและทดสอบซึ่งอาจเป็นประโยชน์ได้

หนึ่งคือแนวคิดที่เรียกว่า "active shielding" ซึ่งคุณสร้างสนามแม่เหล็กประดิษฐ์ผ่านแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด น่าเสียดายที่เนลสันกล่าวว่าเทคโนโลยีเหล่านั้นต้องการพลังงานมากเกินไป “ คุณต้องบินยานอวกาศขนาดใหญ่และแหล่งจ่ายไฟเพื่อให้มันทำงานได้” เขากล่าว มีนักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาการสร้างเขตข้อมูลขนาดเล็กเพื่อปกป้องบุคคลหรือยานพาหนะภาคพื้นดิน แต่อ้างอิงจากเนลสันการป้องกันอย่างแข็งขันคือ“ ไม่พิสูจน์”

“ ปัญหา” เขากล่าว“ เป็นอนุภาคที่มาในทุกทิศทางในเวลาเดียวกันดังนั้นจึงไม่เหมือนกับการยื่นมือออกไปและปิดกั้นมุมมองของดวงอาทิตย์จะเพียงพอ”

อีกแนวคิดหนึ่งคือการแทรกแซงในระดับชีวภาพเอง ความคิดที่กำลังศึกษาและทดสอบในปัจจุบันคือการใช้สารต้านอนุมูลอิสระในระดับความเข้มข้นขนาดใหญ่ที่อาจได้รับการจัดการหลังจากเหตุการณ์ที่ไม่ดีแสงอาทิตย์ เนลสันอ้างถึงการศึกษาเกี่ยวกับการควบคุมสารประกอบวิตามินอีหรือสารอาหารที่พบในบลูเบอร์รี่สตรอเบอร์รี่หรือไวน์แดง Dorit Donoviel รองหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ที่สถาบันวิจัยชีวการแพทย์อวกาศแห่งชาติกำลังทำงานกับสิ่งที่คล้ายกันโดยการระบุสารประกอบที่มีศักยภาพที่อาจป้องกันการก่อตัวของเนื้องอกในท้องถิ่นเนื่องจากเหตุการณ์การฉายรังสีเฉพาะผ่านการทดลองทางคลินิกกับผู้ป่วยมะเร็งระยะสุดท้าย

น่าเสียดายที่การศึกษาส่วนใหญ่เหล่านี้ขึ้นอยู่กับแบบจำลองของเมาส์หรือมนุษย์ที่ไม่ได้เป็นตัวแทนของร่างกายที่มีสุขภาพดีและมีสุขภาพดีซึ่งกำหนดนักบินอวกาศเกือบทั้งหมด โดยรวมเนลสันคิดว่าวิธีการเหล่านี้ไม่มีประสิทธิภาพมากนักเนื่องจากมีอนุภาคที่มีประจุจำนวนมากที่พบในการแผ่รังสีคอสมิค สิ่งนี้ประกอบไปด้วยความจริงที่ว่าการแทรกแซงทางชีวภาพสามารถสร้างผลข้างเคียงที่น่ากลัวและคุณต้องการป้องกันไม่ให้มนุษย์อวกาศฉีดสิ่งที่น่ากลัวเข้าสู่ร่างกายของพวกเขาเป็นประจำทุกสัปดาห์

ทั้ง Nelson และ Donoviel ย้ำว่าในปัจจุบัน NASA ไม่สามารถส่งผู้คนไปยังดาวอังคารและยังคงยึดมั่นกับความเสี่ยงร้อยละสามของการพัฒนาโรคมะเร็งต่อไปในชีวิต นั่นไม่ได้หมายความว่าการวิจัยจะหยุดลง แต่ถ้าเอเจนซี่ตั้งใจที่จะใส่บูทบนดาวเคราะห์สีแดงในปลายปี 2030 พวกเขามีงานทำอีกมากที่จะแก้ปริศนาการแผ่รังสีในอวกาศ