Kreditna slika: NASA
Nasa mora razrešiti skrivnost: Ali lahko ljudje odidejo na Mars, ali ne?
"Gre za vprašanje sevanja," pravi Frank Cucinotta iz Nasinega projekta za zdravje sevanja v vesolju Johnson v vesoljskem centru. "Vemo, koliko sevanja je tam, čaka nas med Zemljo in Marsom, a nismo prepričani, kako bo človeško telo reagiralo na to."
Nasina astronavti že 45 let v vesolju, zunaj in na zraku. Razen nekaj hitrih potovanj na Luno, nikoli niso preživeli veliko časa daleč od Zemlje. Globok prostor je napolnjen s protoni iz sončnih žarkov, gama žarki iz novorojenih črnih lukenj in kozmičnimi žarki iz eksplodirajočih zvezd. Dolga vožnja do Marsa, kjer ni nobenega velikega planeta, ki bi preprečil ali odklonil to sevanje, bo nova dogodivščina.
NASA tehta nevarnost sevanja v enotah za raka. Zdrav 40-letni nekadilni ameriški moški ima (neverjetnih) 20% možnosti, da bi na koncu umrl za rakom. To je, če ostane na Zemlji. Če potuje na Mars, tveganje narašča.
Vprašanje je, koliko?
"Nismo prepričani," pravi Cucinotta. Glede na raziskavo iz leta 2001 na ljudeh, ki so bili izpostavljeni velikim odmerkom sevanja - npr. Preživeli atomska bomba v Hirošimi in, ironično, bolniki z rakom, ki so bili deležni radiacijske terapije - je dodatno tveganje 1000-dnevne misije na Marsu nekje med 1% in 19% . "Najverjetnejši odgovor je 3,4%," pravi Cucinotta, "vendar so vrstice napak široke."
Kvote so za ženske še slabše, dodaja. "Zaradi dojk in jajčnikov je tveganje za ženske astronavte skoraj dvakrat večje kot pri moških."
Raziskovalci, ki so opravili študijo, so domnevali, da bo ladja Mars zgrajena "večinoma iz aluminija, kot stari ukazni modul Apollo," pravi Cucinotta. Koža vesoljske ladje bi absorbirala približno polovico sevanja.
"Če je dodatno tveganje le nekaj odstotkov? smo v redu. Lahko bi zgradili vesoljsko ladjo z uporabo aluminija in se usmerili na Mars. " (Aluminij je najljubši material za gradnjo vesoljskih ladij, saj je lahek, močan in poznan inženirjem iz dolgih desetletij uporabe v vesoljski industriji.)
"Ampak, če je 19%? naš 40-krat nekaj astronavta bi se po vrnitvi na Zemljo soočil z 20% + 19% = 39% možnostjo, da bo dokončno preživel raka. To ni sprejemljivo. "
Cucinotta pravi, da so palice napak z dobrim razlogom velike. Vesoljsko sevanje je edinstvena mešanica gama-žarkov, visokoenergetskih protonov in kozmičnih žarkov. Eksplozije atomske bombe in zdravljenje raka, ki je osnova mnogih študij, ne nadomeščajo "prave stvari".
Največja nevarnost za astronavte na poti do Marsa so galaktični kozmični žarki - na kratko tudi GCR-ji. To so delci, ki jih z oddaljenimi eksplozijami supernove pospešijo do skoraj svetlobne hitrosti. Najbolj nevarne GCR so težka ionizirana jedra, kot je Fe + 26. "So veliko bolj energični (milijoni MeV) kot tipični protoni, ki jih pospešujejo sončni žarki (desetine do sto MeV)," ugotavlja Cucinotta. GCR-ji brskajo po koži vesoljskih ladij in ljudje imajo radi drobne topovske kroglice, ki lomijo pramene molekul DNK, poškodujejo gene in ubijajo celice.
Astronavti redko izkusijo polni odmerek teh GCR iz globokega vesolja. Razmislite o Mednarodni vesoljski postaji (ISS): kroži le 400 km nad zemeljsko površino. Telo našega planeta, ki se nahaja v velikem obsegu, prestreže približno tretjino GCR-jev, preden dosežejo ISS. Še tretjino odseva Zemljino magnetno polje. Astronavti vesoljskih šatlov imajo podobna znižanja.
Astronavti Apollo, ki so potovali na Luno, so v križarjenju z Zemljo in Luno zaužili večje odmerke - približno 3-krat večji od ravni ISS - vendar le nekaj dni. GCR-ji so lahko poškodovali oči, ugotavlja Cucinotta. Na poti na Luno so posadke Apolona poročale, da so v svojih mrežnicah opazile kozmične žarke, zdaj pa so se mnoge od njih razvile katarakte. Sicer se zdi, da niso pretrpeli veliko. "Nekaj dni" tam zunaj "je verjetno varno," zaključi Cucinotta.
Toda astronavti, ki potujejo na Mars, bodo "tam" eno leto ali več. "Ne moremo še zanesljivo oceniti, kaj nam bodo kosmični žarki naredili, ko smo tako dolgo izpostavljeni," pravi.
To je poslanstvo novega Nasinega vesoljskega sevalnega laboratorija (NSRL), ki se nahaja v Nacionalnem laboratoriju ameriškega ministrstva za energetiko Brookhaven v New Yorku. Odprl se je oktobra 2003. "Na NSRL imamo pospeševalce delcev, ki lahko simulirajo kozmične žarke," razlaga Cucinotta. Raziskovalci razkrijejo celice in tkiva sesalcev na delcih, nato pa pregledajo škodo. "Cilj je zmanjšati negotovost naših ocen tveganja na samo nekaj odstotkov do leta 2015."
Ko bodo tveganja znana, se lahko NASA odloči, kakšno vesoljsko ladjo bo zgradila. Možno je, da so navadni gradbeni materiali, kot je aluminij, dovolj dobri. Če ne, "smo že ugotovili nekatere alternative," pravi.
Kaj pa vesoljska ladja iz plastike?
"Plastika je bogata z vodikom - elementom, ki dobro absorbira kozmične žarke," razlaga Cucinotta. Na primer, polietilen, iz katerega so narejene vreče iz istega materiala, absorbira 20% več kozmičnih žarkov kot aluminij. Oblika ojačanega polietilena, razvita v vesoljskem letališču Marshall, je 10-krat močnejša od aluminija in tudi lažja. To bi lahko postalo izbira pri gradnji vesoljskih ladij, če bi bilo mogoče izdelati dovolj poceni. "Tudi če celotnega vesoljskega plovila ne zgradimo iz plastike," ugotavlja Cucinotta, "bi ga še vedno lahko uporabili za zaščito ključnih področij, kot so posadke." Dejansko je to že storjeno na ISS.
Če plastika ni dovolj dobra, bo morda potreben čisti vodik. Tekoč vodik blokira kozmične žarke 2,5-krat bolj kot kilogram aluminija. Nekatere napredne zasnove vesoljskih plovil zahtevajo velike rezervoarje tekočega vodikovega goriva, zato "bi lahko posadko zaščitili pred sevanjem tako, da bi rezervoar za gorivo ovili okoli njihovega življenjskega prostora," razmišlja Cucinotta.
Lahko ljudje gredo na Mars? Cucinotta tako verjame. Najprej "moramo ugotoviti, koliko sevanja lahko prenesejo naša telesa in kakšno vesoljsko ladjo moramo zgraditi." V laboratorijih po državi so se dela že začela.
Izvirni vir: NASA Science Story
