Obrazový kredit: NASA
NASA má záhadu, kterou musí vyřešit: Mohou lidé jít na Mars, nebo ne?
"Je to otázka záření," říká Frank Cucinotta z projektu NASA Space Radiation Health Project v Johnson Space Center. "Víme, kolik záření je venku, čeká na nás mezi Zemí a Marsem, ale nejsme si jistí, jak na to lidské tělo bude reagovat."
Astronauti NASA jsou ve vesmíru, mimo a na, 45 let. Až na několik rychlých výletů na Měsíc však nikdy příliš dlouho nezažili daleko od Země. Hluboký prostor je plný protonů ze slunečních erupcí, gama paprsků z novorozených černých děr a kosmických paprsků z explodujících hvězd. Dlouhá plavba na Mars bez velké planety, která by blokovala nebo odklonila toto záření, bude novým dobrodružstvím.
NASA váží radiační nebezpečí v jednotkách rizika rakoviny. Zdravý 40letý nekuřácký americký muž má 20% šanci, že nakonec na rakovinu zemře. To je, pokud zůstane na Zemi. Pokud cestuje na Mars, riziko stoupá.
Otázka zní, kolik?
"Nejsme si jistí," říká Cucinotta. Podle studie z roku 2001 o lidech vystavených velkým dávkám záření - např. Přeživcům atomové bomby v Hirošimě a, paradoxně, pacientům s rakovinou, kteří podstoupili radiační terapii - další riziko 1000denní mise Mars leží někde mezi 1% a 19% . "Nejpravděpodobnější odpověď je 3,4%," říká Cucinotta, "ale chybové pruhy jsou široké."
Šance jsou pro ženy ještě horší, dodává. "Kvůli prsou a vaječníkům je riziko pro kosmonauty téměř dvojnásobné než pro muže."
Vědci, kteří provedli studii, předpokládali, že loď Mars bude postavena „většinou z hliníku, jako starý příkazový modul Apollo,“ říká Cucinotta. Kůže vesmírné lodi by absorbovala asi polovinu záření, které by ji zasáhlo.
"Pokud je další riziko jen pár procent?" jsme v pořádku. Mohli bychom postavit kosmickou loď pomocí hliníku a zamířit na Mars. “ (Hliník je oblíbeným materiálem pro stavbu kosmických lodí, protože je lehký, silný a známý pro inženýry z dlouhých desetiletí použití v leteckém průmyslu.)
"Ale pokud je to 19%?" náš kosmonaut 40 bude čelit 20% + 19% = 39% šanci na rozvoj rakoviny ukončující život poté, co se vrátí na Zemi. To není přijatelné. “
Chybové sloupce jsou velké, říká Cucinotta, z dobrého důvodu. Radiační záření je jedinečnou směsí gama paprsků, vysokoenergetických protonů a kosmických paprsků. Výbuchy atomové bomby a léčba rakoviny, která je základem mnoha studií, nenahrazují „skutečnou věc“.
Největší hrozbou pro astronauty na Marsu jsou galaktické kosmické paprsky - nebo zkrátka „GCR“. Jsou to částice zrychlené na téměř světelnou rychlost pomocí vzdálených výbuchů supernovy. Nejnebezpečnější GCR jsou těžká ionizovaná jádra, jako je Fe + 26. "Jsou mnohem energičtější (miliony MeV) než typické protony zrychlené slunečními erupcemi (desítky až stovky MeV)," poznamenává Cucinotta. GCRs barel přes kůži kosmických lodí a lidí, jako jsou malé dělové koule, lámání pramenů molekul DNA, poškození genů a zabíjení buněk.
Astronauti zřídkakdy zažili celou dávku těchto hlubokých vesmírných GCR. Zvažte Mezinárodní kosmickou stanici (ISS): obíhá jen 400 km nad zemským povrchem. Tělo naší planety, které se blíží, zachytí asi jednu třetinu GCR, než dorazí k ISS. Další třetina je odkloněna zemským magnetickým polem. Kosmonauti raketoplánu mají podobná omezení.
Astronauti Apolla cestující na Měsíc absorbovali vyšší dávky - asi trojnásobek úrovně ISS -, ale jen několik dní během plavby Země-Měsíc. GCR může poškodit jejich oči, poznamenává Cucinotta. Na cestě na Měsíc posádky Apolla hlásily, že v sietnicích viděly záblesky kosmického záření, a nyní, o mnoho let později, některé z nich vyvinuly katarakty. Jinak se zdá, že netrpěli moc. "Pár dní tam venku je pravděpodobně bezpečné," uzavírá Cucinotta.
Ale astronauti, kteří cestují na Mars, budou „venku“ rok a déle. "Zatím nemůžeme spolehlivě odhadnout, jaké kosmické paprsky nám udělají, když jsme vystaveni tak dlouho," říká.
Zjištění je posláním nové kosmické radiační laboratoře NASA (NSRL), která se nachází v Brookhavské národní laboratoři USA v New Yorku. Bylo otevřeno v říjnu 2003. „V NSRL máme urychlovače částic, které mohou simulovat kosmické paprsky,“ vysvětluje Cucinotta. Vědci vystavují savčí buňky a tkáně svazkům částic a potom zkoumají poškození. „Cílem je do roku 2015 snížit nejistotu v našich odhadech rizik pouze na několik procent.“
Jakmile jsou rizika známa, NASA se může rozhodnout, jaký typ kosmické lodi bude stavět. Je možné, že běžné stavební materiály, jako je hliník, jsou dostatečně dobré. Pokud ne, „už jsme identifikovali nějaké alternativy,“ říká.
A co kosmická loď vyrobená z plastu?
„Plasty jsou bohaté na vodík - prvek, který dobře absorbuje kosmické paprsky,“ vysvětluje Cucinotta. Například z polyethylenu, ze kterého jsou pytle na odpadky ze stejného materiálu vyrobené, absorbuje o 20% více kosmických paprsků než hliník. Forma zesíleného polyethylenu vyvinutého v Marshall Space Flight Center je desetkrát silnější než hliník a je také lehčí. To by se mohlo stát materiálem volby pro stavbu kosmických lodí, pokud bude možné vyrobit dostatečně levně. "I když nebudeme stavět celou kosmickou loď z plastu," poznamenává Cucinotta, "stále bychom ji mohli použít k ochraně klíčových oblastí, jako jsou obytné prostory." Ve skutečnosti se to již provádí na palubě ISS.
Pokud plast není dost dobrý, může být zapotřebí čistý vodík. Libra za libru, tekutý vodík blokuje kosmické paprsky 2,5krát lépe než hliník. Některé pokročilé designy kosmických lodí vyžadují velké nádrže na kapalné vodíkové palivo, takže „mohli bychom posádku chránit před zářením obalením palivové nádrže kolem jejich obývacího prostoru,“ spekuluje Cucinotta.
Mohou lidé jít na Mars? Cucinotta tomu věří. Nejprve však musíme „zjistit, kolik záření dokáže naše tělo zvládnout a jaký kosmická loď musíme postavit.“ V laboratořích po celé zemi již práce začala.
Původní zdroj: NASA Science Story
