Под поверхностью волнения, окружающего будущее долгосрочных полетов в космос, возникает острая проблема. Последствия радиационного воздействия на космонавтов до конца не изучены, но они могут варьироваться от острой лучевой болезни (возможно, после попадания в интенсивную солнечную бурю во время межпланетного перелета) до постепенного повреждения клеток, что значительно увеличивает риск возникновения рака в долгосрочных миссиях. Так что мы можем с этим поделать? Человечество очень адаптивно, и некоторые контрмеры постепенно реализуются. (И да, русские космические обезьяны могли бы помочь…)
Проблема возникает, когда люди покидают защитную оболочку магнитного поля Земли. Действуя подобно огромному невидимому силовому полю, магнитосфера отклоняет большинство вредных частиц высокой энергии, вылетающих от Солнца. Все, что проникает через этот барьер, быстро поглощается нашей плотной атмосферой. Даже на больших высотах, на низкой околоземной орбите, может быть обеспечена некоторая защита астронавтов (хотя окружающая радиация там гораздо выше, чем здесь). Поэтому, когда мы говорим о колонизации других планет и отправке астронавтов все дальше и дальше в дальний космос, радиационное облучение становится все более рискованным.
Непосредственное беспокойство вызывает то, что астронавты могут попасть в солнечную бурю, где Солнце (обычно вокруг солнечного максимума) выбрасывает огромные облака высокоэнергетических протонов. Если шторм достаточно сильный, то мужчины и женщины в космосе могут нанести огромные дозы радиации. Грубо говоря, доза в 500 рад или более убьет человека через два-три часа, а меньшая доза может вызвать острую лучевую болезнь. Лучевая болезнь может привести к смертельному исходу через несколько недель, если космонавт не получит неотложную медицинскую помощь. Как насчет долгосрочного постепенного воздействия длительного облучения дозами облучения, превышающими нормальные? Это область космической медицины, которую мы еще не до конца понимаем.
В новом исследовании, проведенном Центром комплексного лечения рака им. Ломбарди при Медицинском центре Джорджтаунского университета, высокоэнергетическая природа излучения в космосе может привести к преждевременному старению и длительному окислительному стрессу в клетках. Это также говорит о том, что астронавты рискуют получить более высокий, чем обычно, риск развития рака, такого как рак толстой кишки, из-за воздействия излучения с «высокой линейной передачей энергии» (LET). LET-излучение состоит из высокоэнергетических протонов, излучаемых Солнцем и наносящих огромный ущерб небольшим участкам ткани.
“Радиационное облучение, преднамеренное или случайное, неизбежно в течение наших жизней, но с планами полета на Марс нам нужно больше понимать природу излучения в космосе. В настоящее время нет точной информации для оценки риска, который может возникнуть у космонавтов.- Камаль Датта, доктор медицинских наук, доцент в Ломбарди и ведущий автор.
На горизонте проекта НАСА «Созвездие» особое внимание было уделено долгосрочным последствиям межпланетной радиации. В конечном счете, этот проект направлен на отправку людей на Луну и Марс, но есть убедительные признаки того, что космонавты столкнутся с повышенным риском рака и сокращением продолжительности жизни, огромным препятствием для выполнения миссии, охватывающей несколько месяцев, или процветающим протоселением.
Вот где нам помогают лабораторные мыши. Количество «свободных радикалов» (высокореактивных молекул, часто связанных с раком и старением клеток) было измерено, и было обнаружено, что у мышей развивались высокоокислительные (то есть полные молекулы свободных радикалов) желудочно-кишечные тракты при воздействии космического излучения с высокой ЛПЭ. Группа Lombardi пришла к выводу, что у мышей был высокий риск развития различных видов рака, в частности рака желудочно-кишечного тракта. Они также заметили, что после воздействия (даже через два месяца) мыши преждевременно состарились, что свидетельствует о том, что эффект радиационного повреждения может сохраняться еще долго после воздействия среды с высоким LET.
Так что мы можем сделать? Существует несколько планов, направленных на дальнейшее тестирование воздействия радиации на людей и предсказание, когда астронавты будут в опасности. На этой неделе Россия объявила (спорные) планы по отправке обезьян обратно в космос, возможно, даже до Марса. После того, как шок от этого «устаревшего» предложения прошел (предыдущая программа «Русские космические обезьяны» прекратила финансирование в 1990-х годах), стало совершенно ясно, на что рассчитывает российское космическое агентство: лучше понять долгосрочное воздействие среды с высокой ЛПЭ на физиологию человека. Многие утверждают, что эта практика жестока и ненужна, но другие скажут, что обезьян используют в экспериментах каждый день, почему они не помогают нам в ультрасовременном мире космических путешествий? Жюри по-прежнему участвует в этой дискуссии, но есть много способов исследовать и противодействовать радиационному воздействию на людей.
Есть также много систем для защиты человечества от натиска солнечных штормов. Используя Солнечную и Гелиосферную Обсерваторию (SOHO) и другие аппараты, расположенные между Землей и Солнцем, была создана система раннего предупреждения, позволяющая астронавтам на орбите иметь некоторое время для укрытия в случае запуска солнечной вспышки на Землю. Эта система полностью работоспособна и уже зарекомендовала себя. Недавно мне понравилась идея подобной системы раннего предупреждения на основе Марса, обеспечивающей будущие колонии Марса за 40 минут до наступления солнечной бури.
Экранирование является еще одной очевидной защитной мерой. Лунные и марсианские колонии, скорее всего, будут использовать большое количество реголита для блокирования входящих частиц. Лишь несколько метров выкопанного реголита обеспечат отличную защиту. Но как насчет поездки на Марс? Как будут защищены астронавты таких проектов, как «Созвездие»? Возможно, продвинутый «Ионный щит» мог бы работать?
Каким бы ни было влияние излучения на людей в космосе, кажется очевидным, что мы находимся в зачаточном состоянии космического полета и уже решаем некоторые из самых сложных проблем. В течение следующих нескольких лет много усилий будет сосредоточено на здоровье космонавтов, надеемся найти ответы на проблему космической радиации.
Первоисточник: Медицинский центр Джорджтаунского университета
