Στο τεράστιο κενό του χώρου, δύο μορφές ακτινοβολίας απειλούν την ακτινοβολία: οι κοσμικές ακτίνες φερουνε μέσω του γαλαξία σε ταχύτητες κοντά στο φως, ενώ η ηλιακή δραστηριότητα παράγει μια πιο υποτονική μορφή ακτινοβολίας. Και τα δύο είναι ένα πρόβλημα για τους διαστημικούς ταξιδιώτες, προκαλώντας συνθήκες που κυμαίνονται από την εξασθένιση της όρασης έως τον καρκίνο.
Αυτή η ακτινοβολία δεν αποτελεί πρόβλημα εδώ στη Γη χάρη στην προστατευτική ατμόσφαιρα του πλανήτη, η οποία εμποδίζει το χειρότερο από αυτό. Αλλά οι μηχανικοί εξακολουθούν να μην διαθέτουν αποτελεσματικές μεθόδους για να προστατεύουν τους αστροναύτες από αυτούς τους κινδύνους και αυτό προσθέτει ένα επιπλέον επίπεδο κινδύνου σε ήδη επικίνδυνα σχέδια να στείλουν τους ανθρώπους στον Άρη σε τριετή διαδρομή μέχρι τη δεκαετία του 2030.
"Μπορεί να υπάρχουν κίνδυνοι σε επίπεδο αποστολής που θέτουν κυριολεκτικά την αποστολή σε κίνδυνο - ολόκληρη η αποστολή, όχι μόνο οι μεμονωμένοι αστροναύτες - αν ένα ή περισσότερα μέλη του πληρώματος είναι ανίκανα", λέει ο ειδικός στην ακτινοβολία Ron Turner, ανώτερος επιστημονικός σύμβουλος στο Ινστιτούτο της NASA Προηγμένες έννοιες στην Ατλάντα, οι οποίες μελετούν στρατηγικές διαχείρισης κινδύνου για ανθρώπινες διαστημικές αποστολές. "Είναι σημαντικό να έχουμε αυτά τα δεδομένα μέσα στα επόμενα δέκα χρόνια, ώστε να είμαστε σε θέση να κάνουμε συνετό σχεδιασμό για μια μελλοντική αποστολή του Άρη".
Ο ήλιος συνεχώς ρίχνει ενεργειακά σωματίδια μέσω του ηλιακού ανέμου. Και τα επίπεδα αυτών των σωματιδίων ανεβαίνουν και πέφτουν κατά τη διάρκεια του ηλιακού κύκλου των 22 ετών. Οι ηλιακές καταιγίδες μπορούν επίσης να εκσφενδονίσουν μαζικές εκκενώσεις φορτισμένων σωματιδίων στο διάστημα, με την 11χρονη κορυφή να παράγει τη μεγαλύτερη δραστηριότητα. Η ισχυρή ακτινοβολία δεν μπορεί μόνο να αυξήσει τους μακροχρόνιους κινδύνους για τον καρκίνο, αλλά και να προκαλέσει άμεσα προβλήματα όπως εμετό, κόπωση και προβλήματα όρασης.
Όπως η ηλιακή δραστηριότητα, οι κοσμικές ακτίνες έχουν τη δυνατότητα να προκαλέσουν καρκίνο. Αυτά τα υψηλής ενέργειας σωματίδια υψηλής ταχύτητας προέρχονται από έξω από το ηλιακό σύστημα και μπορούν να βλάψουν σοβαρά ανθρώπινα κύτταρα. Σε αντίθεση με την ακτινοβολία από τον ήλιο, όμως, οι κοσμικές ακτίνες θα μπορούσαν επίσης να προκαλέσουν μακροχρόνιες εκφυλιστικές επιπτώσεις ενώ βρίσκονται ακόμη στο διάστημα, συμπεριλαμβανομένων των καρδιακών παθήσεων, της μειωμένης αποτελεσματικότητας του ανοσοποιητικού συστήματος και των νευρολογικών συμπτωμάτων που μοιάζουν με τη νόσο Alzheimer.
Χωρίς την ατμόσφαιρα της Γης να τους προστατεύει, οι αστροναύτες στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό έχουν ήδη να αντιμετωπίσουν αυτούς τους κινδύνους από την ακτινοβολία. Μπορούν να αναζητήσουν καταφύγιο σε ένα πιο βαριά θωρακισμένο τμήμα του πλοίου όταν ο ήλιος απελευθερώσει μια ιδιαίτερα ισχυρή έκρηξη ακτινοβολίας. Αλλά η αποφυγή της σταθερής, σταθερής επίθεσης της κοσμικής ακτινοβολίας αποτελεί μια μεγαλύτερη πρόκληση. Και κανένας στο ISS δεν έχει ακόμη βιώσει τους πλήρεις κινδύνους από την ακτινοβολία που θα παρατηρούσε σε μια τριετή αποστολή στον Άρη και πίσω. ο μέγιστος χρόνος που έχει ξοδέψει κάποιος στον διαστημικό σταθμό είναι 14 μήνες.
Ένα παχύτερο κύτος μπορεί να βοηθήσει να αποκλείσει τις κοσμικές ακτίνες κατώτερης ενέργειας, αλλά όλες οι υψηλής ισχύος ακτίνες μπορούν να περάσουν εύκολα, σημειώνει ο Turner. Επιπλέον, ο διπλασιασμός του ονομαστικού πάχους ενός κύτους διαστημοπλοίου μειώνει μόνο την απειλή για αστροναύτες κατά περίπου 10 τοις εκατό, έναν αριθμό που εξαρτάται από τη φύση τόσο των ακτίνων όσο και της θωράκισης. Αυτή η επιπλέον θωράκιση επίσης προσθέτει βάρος σε ένα διαστημικό σκάφος, περιορίζοντας αυτό που μπορεί να αφιερωθεί στις προμήθειες για την επιστήμη και την επιβίωση.
Ο Turner λέει ότι ο καλύτερος τρόπος να μετριαστεί ο κίνδυνος από τις κοσμικές ακτίνες δεν θα προέλθει από θωράκιση. Αντίθετα, σκέφτεται ότι η λύση θα προέλθει από τη μείωση του χρόνου που οι αστροναύτες περνούν από και προς άλλους κόσμους. Μόλις οι άνθρωποι αγγίξουν τον Άρη, ο κύριος όγκος του πλανήτη θα προσφέρει σημαντική προστασία, μειώνοντας κατά το ήμισυ το ποσό της ακτινοβολίας που το μεταφέρει. Ενώ η λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη δεν παρέχει την ίδια ασπίδα με το πυκνό στρώμα αερίων της Γης, θα μειώσει επίσης τις κοσμικές ακτίνες που φτάνουν στους εξερευνητές στην επιφάνεια.
Για να καταλάβουμε πώς οι κοσμικές ακτίνες θα επηρεάσουν τους ανθρώπινους εξερευνητές, οι επιστήμονες θα πρέπει πρώτα να μετρήσουν τις ιδιότητες του μαγνητικού πεδίου του ήλιου σε δεδομένη στιγμή. "Όσο καλύτερα γνωρίζουμε το γαλαξιακό περιβάλλον των κοσμικών ακτίνων στο οποίο στέλνουμε τους αστροναύτες μας, τόσο καλύτερα μπορούμε να προγραμματίσουμε αποστολές και να κατανοήσουμε την επίδραση μιας αποστολής στους αστροναύτες", λέει ο Turner. Με αυτές τις πληροφορίες, οι ερευνητές θα μπορούσαν να προβλέψουν τα αποτελέσματα της κοσμικής ακτινοβολίας ένα ή δύο χρόνια πριν από την εκτόξευση μιας αποστολής, επιτρέποντας τον καλύτερο προγραμματισμό για συγκεκριμένο διαστημικό καιρό. Αυτό θα ήταν σαν να γνωρίζουμε αν μια πλησίον της καταιγίδας στη γη ήταν τυφώνας ή καταιγίδα. οι πληροφορίες μπορούν να βοηθήσουν κατά την προσαρμογή των προστατευτικών μέτρων.
Οι επιστήμονες κερδίζουν πλέον μια καλύτερη κατανόηση για τις κοσμικές ακτίνες που μοιάζουν με τις εξωτερικές προστατευτικές ασπίδες του ήλιου με τη χρήση δεδομένων που συλλέχθηκαν από το διαστημόπλοιο Voyager 1, το οποίο έφυγε από το ηλιακό σύστημα το 2012. Αυτό θα τους βοηθήσει να καταλάβουν καλύτερα πώς η μεταβαλλόμενη ηλιακή δραστηριότητα επηρεάζει ακτίνες.
Μέσα στην ηλιόσφαιρα, το ηλιακό σύστημα προστατεύεται μερικώς από τις κοσμικές ακτίνες. (Walt Feimer / NASA GSFC's Conceptual Image Lab) Το Voyager 1 είναι το μόνο μέσο που έχει κάνει η ανθρωπότητα και έχει καταφέρει να εισέλθει στο διαστρικό μέσο, το ένα μέρος στο οποίο είμαστε εκτός της επιρροής του ηλιακού μαγνητικού πεδίου ", λέει ο Ηλίας Χόλη, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins Μέριλαντ.
Ενώ το Voyager 1 ανιχνεύει την κοσμική ακτινοβολία έξω από την ακτινοβολία του ήλιου, όργανα όπως το ρωσικό δορυφορικό φορτίο για την εξερεύνηση αντιύλης και την πυρηνική αστροφυσική (PAMELA) και το μαγνητικό φασματόμετρο Alpha (AMS) στο δείγμα ISS από το εσωτερικό της ηλιακής ακτινοβολίας Σύστημα. Συγκρίνοντας τις μετρήσεις από κάθε μία από αυτές τις πηγές βοηθάει τον Χόλη και άλλους ερευνητές να καταλάβουν πώς η δραστηριότητα του ήλιου έχει αλλάξει την επικίνδυνη ακτινοβολία στο παρελθόν και πώς θα μπορούσε να τροποποιήσει την ακτινοβολία σε μελλοντικούς ηλιακούς κύκλους. Μαζί, αυτά τα διαστημικά σκάφη και όργανα αυξάνουν την ποσότητα πληροφοριών σχετικά με τις κοσμικές ακτίνες, και αυτό θα βελτιωθεί μόνο όσο περνάει ο καιρός.
Ο Χόλη και οι συνάδελφοί του, για παράδειγμα, χρησιμοποίησαν πρόσφατα νέα δεδομένα από το Voyager 1 για να τροποποιήσουν υπάρχοντες τύπους που περιγράφουν πώς το μαγνητικό πεδίο του ήλιου επηρεάζει τις κοσμικές ακτίνες. Πολλές κοσμικές ακτίνες προέρχονται από τα σουπερνόβα - την έκρηξη ενός τεράστιου αστέρα που στέλνει φορτισμένα σωματίδια που γυρίζουν προς τα έξω. Σε αντίθεση με το φως από την έκρηξη, το ενεργητικό υλικό δεν κινείται σε ευθεία γραμμή, αλλά αντίθετα αναπηδά από το αέριο και τη σκόνη στο διάστημα σε αυτό που ο Χόλη χαρακτήρισε ως "ένα πολύ ζιγκ-ζαγκ είδος δρόμου". Αυτό μπορεί να δυσκολέψει τον προσδιορισμό από πού προέρχονται οι μεμονωμένες κοσμικές ακτίνες, ειδικά όταν θα περάσουν στο ηλιακό σύστημα.
Βγαίνοντας έξω από την επιρροή του ήλιου, ο Χόλη και οι συνεργάτες του ελπίζουν να κάνουν καλύτερη δουλειά για να εντοπίσουν την πηγή και τις ιδιότητες των ακτίνων. Όχι μόνο αυτό θα τους βοηθήσει να μάθουν περισσότερα για το πού προέρχονται τα ενεργειακά σωματίδια, αλλά μπορεί επίσης να βελτιώσει την κατανόηση των επιπτώσεών τους στον άνθρωπο, ιδιαίτερα εκείνους που ταξιδεύουν στο διάστημα.
Η ακτινοβολία είναι ένας κίνδυνος που πρέπει να μάθουμε περισσότερα για την επόμενη δεκαετία, ώστε να μπορέσουμε να κάνουμε τον κατάλληλο μετριασμό, ώστε να μπορέσουμε να κάνουμε ό, τι μπορούμε για τους αστροναύτες που πρόκειται να βάλουν τη ζωή τους σε κίνδυνο για διάφορες απειλές, Λέει ο Turner, αλλά η βέλτιστη λύση θα μπορούσε να είναι αυτή που μέχρι στιγμής φαίνεται δύσκολη να φτάσει πιο γρήγορα και να αποφευχθεί όσο το δυνατόν περισσότερη ακτινοβολία λέει: "Το καλύτερο κτύπημα για το buck είναι προηγμένη πρόωση, όχι θωράκιση".
