Що таке космічне випромінювання та чим воно небезпечне для астронавтів
- Космічне випромінювання є серйозною загрозою для астронавтів, оскільки воно здатне проникати через обшивку кораблів і змінювати структуру клітин, що може призвести до мутацій і підвищити ризик розвитку раку та інших захворювань.
- Для захисту від космічного випромінювання вчені розробляють методи пасивного та біологічного захисту, такі як використання водневмісних матеріалів, будівництво житла під шаром реголіту на Марсі та стимулювання внутрішніх захисних механізмів клітин.
Людина еволюціонувала під надійним захистом земної магнітосфери та атмосфери, які відфільтровують більшу частину смертоносних частинок з глибин Всесвіту. Проте вихід у відкритий космос позбавляє дослідників цієї природної броні. Міжпланетне середовище насичене випромінюванням, яке здатне проникати крізь обшивку кораблів, змінюючи структуру клітин та ставлячи під сумнів безпеку колоністів.
Що таке космічне випромінювання?
Космічне випромінювання є одним із найскладніших бар’єрів для тривалого перебування людей у далекому космосі. Воно складається з двох основних джерел: галактичних космічних променів, що приходять з-за меж нашої системи після вибухів наднових зірок, а також сонячних частинок, що викидаються під час активності нашої власної зорі, пише 24 Канал.
Дивіться також Атмосфера для Марса: як створити придатне для життя середовище і наповнити його повітрям
Галактичне випромінювання приблизно на 85 відсотків складається з протонів, на 10 відсотків – з альфа-частинок, а решта припадає на електрони та важкі іони. Хоча частка важких іонів невелика, їхня біологічна дія є надзвичайно руйнівною, оскільки вони мають величезну енергію та здатність проникати глибоко в тканини. Енергетичний спектр цього випромінювання досягає піку в районі 1 гігаелектронвольта.
На відміну від Землі, яка захищає своїх мешканців магнітним полем, у глибокому космосі та на поверхні Марса такого захисту немає. Навіть на Міжнародній космічній станції астронавти отримують дози радіації у 200 разів вищі, ніж на рівні моря.
Під час польоту до Марса, який може тривати близько 360 днів, екіпаж ризикує отримати близько 600 мілізівертів випромінювання. Загальна межа опромінення за все життя для астронавта встановлена на рівні 1000 мілізівертів, і лише одна місія до Червоної планети може вичерпати цей ліміт повністю. Отримання такої дози скорочує тривалість життя людини приблизно на три роки.
Як космічне випромінювання впливає на людину?
Вплив космічної радіації на організм є багатогранним і небезпечним:
- Найбільш дослідженим наслідком є пряме пошкодження ДНК та хромосом. Випромінювання генерує активні форми кисню – агресивні хімічні сполуки, які руйнують геном, білки та ліпіди. Це призводить до мутацій, таких як клональний гемопоез, коли клітини крові походять від одного мутованого клона. Навіть якщо такі зміни не викликають хвороби негайно, вони суттєво підвищують ризик розвитку раку, катаракти, серцево-судинних захворювань і дегенеративних змін у центральній нервовій системі в майбутньому.
- Дослідження на тваринах показали, що опромінення погіршує когнітивні здібності, пам’ять та соціальну поведінку.
- Також існує серйозна загроза для репродуктивної системи: за оцінками вчених, місія на Марс може знизити імовірність вагітності на 50 відсотків.
Дивіться також Що станеться, якщо дитина народиться в космосі
Як можна захиститися?
Для мінімізації цих ризиків розробляються методи пасивного та біологічного захисту. Традиційний алюміній, з якого часто роблять обшивку, є не дуже ефективним, оскільки при взаємодії з високоенергетичними частинками він створює вторинне випромінювання, яке може бути ще небезпечнішим. Натомість перспективними є водневмісні матеріали, такі як поліетилен та гідрид літію. Багатошарові структури з цих матеріалів дозволяють знизити дозу опромінення на 54.9 відсотка порівняно з алюмінієм.
На самому Марсі вчені пропонують будувати житла під шаром реголіту завтовшки 10 – 15 метрів, що стане надійним екраном проти космічних променів.
Ми навряд чи побачимо подібні будівлі на Марсі, якщо тільки не винайдемо нові матеріали, які надійно захищатимуть колоністів від випромінювання / Фото Freepic
Окрім фізичних щитів, науковці досліджують можливість посилення внутрішніх захисних механізмів клітин. Організми на Землі мають еволюційні шляхи реагування на стрес, такі як автофагія (переробка пошкоджених білків) або активація білків теплового шоку для відновлення структури молекул. Використання препаратів, що стимулюють ці процеси, або спеціальних дієт та антиоксидантів може стати додатковим шаром захисту для астронавтів.