U ogromnoj praznini prostora, astronauti prete dva oblika zračenja: Kozmičke zrake prolaze kroz galaksiju pri skoro svjetlosnim brzinama, dok sunčeva aktivnost proizvodi manje prigušen oblik zračenja. Oboje su problem putnicima u svemiru, uzrokujući uvjete u rasponu od oštećenja vida do raka.
Ovo zračenje nije problem ovdje na Zemlji zahvaljujući zaštitnoj atmosferi planeta, koja blokira ono najgore. Ali inženjeri još uvijek nemaju učinkovite metode kako bi zaštitili astronaute od tih opasnosti, a to dodaje dodatnu razinu rizika već rizičnim planovima slanja ljudi na Mars na trogodišnje putovanje do 2030-ih.
"Mogu postojati rizici na razini misije koji doslovno dovode u opasnost misiju - cijela misija, a ne samo pojedini astronauti - ako je jedan ili više članova posade onesposobljeno", kaže stručnjak za radijaciju Ron Turner, viši znanstveni savjetnik u NASA-inom institutu za Napredni pojmovi u Atlanti koji proučavaju strategije upravljanja rizikom za ljudske svemirske misije. "Važno je da te podatke dobijemo u narednih deset godina, kako bismo bili sposobni napraviti oprezno planiranje buduće misije na Marsu."
Sunce neprestano izbacuje energetske čestice kroz solarni vjetar. I razine tih čestica rastu i padaju tijekom sunčevog 22-godišnjeg ciklusa sunca. Solarne oluje također mogu baciti masivne mrlje nabijenih čestica u svemir, pri čemu je 11-godišnji vrhunac stvorio najviše aktivnosti. Snažno zračenje ne samo da može povećati dugoročne rizike od raka, već također može izazvati trenutne probleme poput povraćanja, umora i problema s vidom.
Poput solarne aktivnosti, kozmičke zrake mogu izazvati rak. Te čestice velike brzine velike energije potiču izvan Sunčevog sustava i mogu ozbiljno oštetiti ljudske stanice. Za razliku od zračenja iz sunca, kozmičke zrake također bi mogle izazvati dugotrajne degenerativne učinke dok su još u svemiru, uključujući srčane bolesti, smanjenu učinkovitost imunološkog sustava i neurološke simptome nalik Alzheimeru.
Bez atmosfere Zemlje koja bi ih zaštitila, astronauti na brodu Međunarodne svemirske stanice već se moraju nositi s tim opasnostima od zračenja. Oni mogu potražiti zaklon u većem zaštićenom dijelu broda kada sunce oslobađa posebno snažan prašak zračenja. Ali izbjegavanje stalnog, stalnog napada kozmičkog zračenja predstavlja veći izazov. A nitko na ISS-u još uvijek nije iskusio punu opasnost od zračenja koja bi se vidjela tijekom trogodišnje misije na Mars i natrag; maksimalno vrijeme koje je netko proveo na svemirskoj stanici je 14 mjeseci.
Deblji trup može pomoći u blokiranju kozmičkih zraka niže energije, ali bilo koje zrake velike snage lako mogu proći kroz njega, napominje Turner. Osim toga, udvostručenje nazivne debljine trupa svemirskog broda samo smanjuje prijetnju astronautima za oko 10 posto, što ovisi o prirodi zrake i oklopa. Taj dodatni oklop također daje težinu svemirskom brodu, ograničavajući ono što se može posvetiti za zalihe znanosti i preživljavanja.
Turner kaže da najbolji način za ublažavanje opasnosti od kozmičkih zraka neće doći iz oklopa. Umjesto toga, on misli da će rješenje doći iz smanjenja vremena koje astronauti provode putujući do drugih svijeta. Nakon što se ljudi spuste na Mars, većina planeta pružit će značajnu zaštitu, učinkovito prepoloviti količinu zračenja koja prolazi kroz njega. Dok Marsova tanka atmosfera neće pružiti isti štit kao Zemljin debeli sloj plinova, to će također smanjiti kozmičke zrake koje dopiru do istraživača na površini.
Da bi razumjeli kako će kozmičke zrake utjecati na ljudske istraživače, znanstvenici će prvo morati izmjeriti svojstva sunčevog magnetskog polja u određenom vremenu. "Što bolje poznajemo okruženje galaktičkih kozmičkih zraka u koje šaljemo naše astronaute, to bolje možemo planirati misije i razumjeti učinak misije na astronaute", kaže Turner. Pomoću tih informacija istraživači bi mogli predvidjeti učinke kozmičkog zračenja za godinu ili dvije prije nego što se misija pokrene, omogućavajući bolje planiranje specifičnog svemirskog vremena. To bi bilo poput saznanja je li približavanje oluje na Zemlji uragan ili grmljavina; informacije mogu biti od pomoći prilikom prilagodbe zaštitnih mjera.
Znanstvenici sada dobivaju bolje razumijevanje kako izgledaju kozmičke zrake izvan sunčevog zaštitnog štita pomoću podataka prikupljenih od svemirske letjelice Voyager 1, koja je napustila Sunčev sustav 2012. To bi im trebalo pomoći da bolje shvate kako promjena solarne aktivnosti utječe na zrake.
Unutar heliosfere Sunčev sustav djelomično je zaštićen od kozmičkih zraka. (Walt Feimer / NASA GSFC-ov konceptualni slikovni laboratorij) Voyager 1 "jedini je instrument koji je čovječanstvo napravilo i uspjelo ući u međuzvjezdani medij, onaj dio u kojem smo izvan utjecaja solarnog magnetskog polja", kaže Ilias Cholis, postdoktorski istraživač sa Sveučilišta Johns Hopkins u Maryland.
Dok Voyager 1 istražuje kozmičko zračenje izvan dosega sunca, instrumenti poput ruskog satelitskog korisnog opterećenja za istraživanje antimaterije i astrofizike svjetlosnih jezgara (PAMELA) i Alfa magnetskog spektrometra (AMS) na ISS-u ga uzorkuju iz Sunca sustav. Usporedba mjerenja iz svakog od ovih izvora pomaže Cholisu i drugim istraživačima da razumiju kako je sunčeva aktivnost promijenila opasno zračenje u prošlosti i kako bi mogla modificirati zračenje u budućim solarnim ciklusima. Zajedno, ove svemirske letjelice i instrumenti povećavaju količinu informacija o kozmičkim zrakama, a to će se poboljšavati samo kako vrijeme prolazi.
Primjerice, Cholis i njegovi kolege koristili su nove podatke iz Voyagera 1 za izmjenu postojećih formula koje opisuju kako sunčevo magnetsko polje utječe na kozmičke zrake. Mnoge kozmičke zrake dolaze od supernova - eksplozija ogromne zvijezde koja šalje nabijene čestice koje pucaju prema van. Za razliku od svjetlosti od eksplozije, energetski materijal ne putuje ravnom linijom, već umjesto toga odbija plin i prašinu u prostoru, što je Cholis opisao kao "vrlo cik-cak vrstu staze". To može otežati određivanje odakle dolaze pojedine kozmičke zrake, pogotovo nakon što prođu u Sunčev sustav.
Izlazeći izvan utjecaja sunca, Cholis i njegovi kolege nadali su se boljem poslu u identificiranju izvora i svojstava zraka. Ne samo što će im ovo pomoći da nauče više o tome odakle dolaze energetske čestice, već također može poboljšati razumijevanje njihovih učinaka na ljude, posebno one koji putuju u svemir.
Zračenje je "rizik o kojem trebamo saznati više o tome tijekom sljedećeg desetljeća kako bismo ispravno ublažili, tako da možemo učiniti najbolje što možemo za astronaute koji će riskirati svoj život zbog niza različitih prijetnji" ", Kaže Turner. Ali optimalno rješenje može biti ono koje se, za sada, čini teško - ići brže i izbjegavati što više zračenja. On kaže, " Najbolji udarac za mušku osobu je napredni pogon, a ne oklop. "
