Die Weltraumstrahlung hält uns ruhig davon ab, Menschen zum Mars zu schicken

Unzählige Gefahren bedrohen menschliche Astronauten, die in den Weltraum reisen. Einige davon, wie Asteroiden, sind offensichtlich und mit einigen anständigen LIDAR vermeidbar. Andere sind nicht Ganz oben auf der nicht ganz so großen Liste steht die Weltraumstrahlung. Etwas, das die NASA jetzt vorbereitet, um Forscher vor dem Transport zum Mars zu schützen. Die Strahlungsumgebung jenseits der Magnetosphäre ist nicht förderlich für das Leben, was bedeutet, Astronauten ohne Schutz nach draußen zu schicken, ist gleichbedeutend damit, sie in ihr Verderben zu schicken.

Während wir Astronauten nun schon seit über einem halben Jahrhundert in den Weltraum schicken, beschränkte sich die überwiegende Mehrheit dieser Missionen darauf, in eine niedrige Umlaufbahn der Erde zu reisen - zwischen 99 und 1.200 Meilen in der Höhe. Das Magnetfeld der Erde, das sich über Tausende von Kilometern in den Weltraum erstreckt, schützt den Planeten davor, von energiereichen Solarteilchen getroffen zu werden, die sich über eine Million Kilometer pro Stunde bewegen.

Es gibt drei große Strahlungsquellen im Weltraum, und alle stellen ein gewisses Risiko dar, vor dem nicht immer vorgegangen oder geschützt werden kann. Die erste ist gefangene Strahlung. Einige Teilchen werden nicht durch das Magnetfeld der Erde abgelenkt. Stattdessen befinden sie sich in einem der beiden großen Magnetringe, die die Erde umgeben, und sammeln sich als Teil der Van-Allen-Strahlungsgürtel. Die NASA hatte während der Apollo-Missionen nur mit den Van-Allen-Gurten zu kämpfen.

Die zweite Quelle ist die galaktische kosmische Strahlung (GCR), die von außerhalb des Sonnensystems stammt. Diese ionisierten Atome bewegen sich im Wesentlichen mit Lichtgeschwindigkeit, obwohl das Magnetfeld der Erde auch den Planeten und Objekte in der niedrigen Erdbahn vor GCR schützen kann.

Die letzte Quelle ist von solaren Teilchenereignissen, die energetische Teilchen sind, die von der Sonne erzeugt werden. Es gibt einen Unterschied zwischen den Sonnenwinden, die normalerweise von der Sonne ausgehen, die einen Tag benötigen, um zur Erde zu gelangen, und diesen Ereignissen mit höherer Intensität, die uns innerhalb von 10 Minuten treffen. SPE kann nicht nur eine potenziell tödliche Menge an Strahlung für Astronauten erzeugen, sondern auch manchmal unvorhersehbar sein, was es den Wissenschaftlern und Ingenieuren der NASA schwer macht, Schutzmaßnahmen gegen sie zu entwickeln.

Die NASA untersucht die Strahlung des Weltraums auf die Art und Weise, wie Arbeitgeber akzeptable Risiken für ihre Angestellten ermitteln - sie werden Astronauten keinem beruflichen Risiko der Krebserkrankung ab einer bestimmten Schwelle aussetzen. Um diese Einschätzung zu entwickeln, untersucht die NASA eine Reihe verschiedener Faktoren, von wo aus eine Crew gehen wird, wie weit sie von der Sonne entfernt sein werden, wie der Sonnenzyklus in dieser Zeit aussehen wird, welches Schiff und welche Art von Schiff sie abschirmen. arbeiten mit. Ein Team von Biologen untersucht, welche physiologischen Auswirkungen auf einer bestimmten Reise auftreten könnten, und verwendet Computermodelle, um betriebliche Risikobewertungen auszusprechen.

Ein akzeptables Risiko bedeutet für die NASA ein um drei Prozent erhöhtes Krebsrisiko.

Die Minderung des Krebsrisikos ist jedoch nicht das einzige Problem. Das häufigste Problem ist Übelkeit - nicht so schlimm, wenn Sie sich in einem Raumschiff mit Barfbags in der Nähe befinden, aber ziemlich gefährlich, wenn Sie einen Weltraumspaziergang unternehmen und Sie nur einen Weltraumanzug haben, um Ihr Erbrochenes zu erwischen. Das Immunsystem des Einzelnen kann auch einige Tage oder Wochen lang einen Treffer erleiden, und da draußen bei allem eine Infektion zu befallen ist, ist das nicht alles.

Im Moment haben Astronauten, vor allem GCR, die materielle Abschirmung, um Astronauten vor der Strahlung des Weltalls zu schützen. Das funktioniert ziemlich gut, aber wir wissen nicht, wie dick die Abschirmung auf einem Marsschiff sein muss. Zu dick, und es ist unerschwinglich, das Schiff in den Weltraum zu bringen, geschweige denn in die Stratosphäre. Zu dünn und die Crew leidet. Tatsächlich könnten dünne Abschirmungen tatsächlich zu einer erhöhten Sekundärstrahlung führen. Aus diesem Grund war Aluminium das Material der Wahl - es ist robust genug, um Teilchen aus kosmischen Strahlen zu zerbrechen, aber es ist leicht genug, damit Raumfahrzeuge effizient mitreisen können.

Aber die NASA hat Astronauten zum Mond und zurück geschickt - durch die Van-Allen-Gürtel nicht weniger - und niemand starb. Bedeutet das nicht, dass wir bereits die ganze Sache über kosmische Strahlung herausgefunden haben?

Nicht ganz. Die Auswirkungen der Weltraumstrahlung sind abhängig von der Exposition. Je länger Sie sich im Weltall befinden, desto gefährlicher sind Sie. Die Apollo-Missionen brauchten etwa drei Tage, um zum Mond zu gelangen. Die Crew für Apollo 11 war acht Tage nach dem Start wieder zu Hause. Der Zeitrahmen für Mars-Missionen hat eine Skala von Jahre. "Es gibt zwei verschiedene Klassen von Mars-Missionen", sagt Gregory Nelson, ein Forscher der Loma Linda University, der sich auf die physiologischen Auswirkungen der Weltraumstrahlung spezialisiert hat. „Eine davon wird schneller dorthin gelangen, sodass Sie länger auf der Marsoberfläche bleiben können. Ich denke, das sind 500 Tage und Sie kommen schnell zurück. In der anderen Version sind Sie 900 Tage lang vergangen. «Nelson sagt, eine Besatzung zum Mars würde wahrscheinlich etwa einem Grau der Strahlung ausgesetzt sein - mehr als 277-fache Dosis der Strahlenbelastung eines normalen Jahres auf der Erde.

Das Risiko, an Krebs zu erkranken oder einer tödlichen Strahlungsmenge ausgesetzt zu sein, steigt in diesem Zeitraum exponentiell an. Einfache Aluminiumabschirmung wird es nicht schneiden. Es gibt einige aufkommende Technologien, die Wissenschaftler untersuchen und testen, die sich jedoch als hilfreich erweisen können.

Eines ist ein Konzept, das als "aktive Abschirmung" bezeichnet wird und bei dem Sie durch supraleitende Magnete ein künstliches Magnetfeld erzeugen. Leider, wie Nelson sagt, benötigten diese Technologien viel zu viel Leistung. "Sie müssten ein ganzes anderes schweres Raumschiff und eine andere Stromversorgung fliegen, damit es funktioniert", sagt er. Es gibt Wissenschaftler, die nach kleineren Feldern suchen, um Einzelpersonen oder Bodenfahrzeuge zu schützen. Laut Nelson ist aktive Abschirmung jedoch "unbewiesen".

"Das Problem", sagt er, "ist, dass die Teilchen gleichzeitig in alle Richtungen kommen. Es ist also nicht so, als würde man die Hand ausstrecken und den Blick auf die Sonne blockieren."

Eine andere Idee ist, tatsächlich auf der biologischen Ebene selbst einzugreifen. Eine Idee, die derzeit untersucht und getestet wird, ist die Verwendung von Antioxidationsmitteln in großen Konzentrationen, die nach einem schlechten Sonnenereignis verabreicht werden könnten. Nelson zitiert Studien über die Nutzung von Vitamin-E-Verbindungen oder Nährstoffen in Heidelbeeren, Erdbeeren oder Rotwein. Dorit Donoviel, stellvertretender Chefwissenschaftler am National Space Biomedical Research Institute, arbeitet an etwas Ähnlichem, indem er potenzielle Substanzen ausfindig macht, die möglicherweise die lokale Tumorbildung aufgrund spezifischer Strahlungsereignisse durch klinische Studien mit Krebspatienten im späten Stadium verhindern.

Leider stützen sich die meisten dieser Studien auf Mausmodelle oder Menschen, die nicht den gesunden, körpergerechten Körper darstellen, der fast alle Astronauten definiert. Insgesamt ist Nelson der Meinung, dass diese Methoden aufgrund der hohen Menge an geladenen Teilchen, die in der kosmischen Strahlung gefunden werden, bisher ineffizient sind. Hinzu kommt die Tatsache, dass biologische Eingriffe schreckliche Nebenwirkungen verursachen können - und Sie möchten verhindern, dass Astronauten wöchentlich etwas Schreckliches in ihren Körper injizieren müssen.

Sowohl Nelson als auch Donoviel bekräftigen, dass die NASA derzeit nicht in der Lage ist, Menschen zum Mars zu schicken, und sich dennoch zuversichtlich an einem Risiko von drei Prozent der Krebserkrankung im späteren Leben festhält. Das bedeutet sicherlich nicht, dass die Forschung aufhört - aber wenn die Agentur bis Ende der 2030er Jahre Stiefel auf den roten Planeten bringen will, haben sie noch viel zu tun, um das Rätsel der Weltraumstrahlung zu lösen.