Что такое космическое излучение?
Космическое излучение является одним из самых сложных барьеров для длительного пребывания людей в дальнем космосе. Оно состоит из двух основных источников: галактических космических лучей, приходящих из-за пределов нашей системы после взрывов сверхновых звезд, а также солнечных частиц, выбрасываемых во время активности нашей собственной звезды, пишет 24 Канал.
Смотрите также Атмосфера для Марса: как создать пригодную для жизни среду и наполнить ее воздухом
Галактическое излучение примерно на 85 процентов состоит из протонов, на 10 процентов – из альфа-частиц, а остальное приходится на электроны и тяжелые ионы. Хотя доля тяжелых ионов небольшая, их биологическое действие является чрезвычайно разрушительным, поскольку они имеют огромную энергию и способность проникать глубоко в ткани. Энергетический спектр этого излучения достигает пика в районе 1 гигаэлектронвольта.
В отличие от Земли, которая защищает своих жителей магнитным полем, в глубоком космосе и на поверхности Марса такой защиты нет. Даже на Международной космической станции астронавты получают дозы радиации в 200 раз выше, чем на уровне моря.
Во время полета к Марсу, который может длиться около 360 дней, экипаж рискует получить около 600 милизивертов излучения. Общий предел облучения за всю жизнь для астронавта установлен на уровне 1000 миллизивертов, и только одна миссия к Красной планете может исчерпать этот лимит полностью. Получение такой дозы сокращает продолжительность жизни человека примерно на три года.
Как космическое излучение влияет на человека?
Влияние космической радиации на организм является многогранным и опасным:
- Наиболее исследованным последствием является прямое повреждение ДНК и хромосом. Излучение генерирует активные формы кислорода – агрессивные химические соединения, которые разрушают геном, белки и липиды. Это приводит к мутациям, таких как клональный гемопоэз, когда клетки крови происходят от одного мутировавшего клона. Даже если такие изменения не вызывают болезни немедленно, они существенно повышают риск развития рака, катаракты, сердечно-сосудистых заболеваний и дегенеративных изменений в центральной нервной системе в будущем.
- Исследования на животных показали, что облучение ухудшает когнитивные способности, память и социальное поведение.
- Также существует серьезная угроза для репродуктивной системы: по оценкам ученых, миссия на Марс может снизить вероятность беременности на 50 процентов.
Смотрите также Что произойдет, если ребенок родится в космосе
Как можно защититься?
Для минимизации этих рисков разрабатываются методы пассивной и биологической защиты. Традиционный алюминий, из которого часто делают обшивку, является не очень эффективным, поскольку при взаимодействии с высокоэнергетическими частицами он создает вторичное излучение, которое может быть еще опаснее. Зато перспективными являются водосодержащие материалы, такие как полиэтилен и гидрид лития. Многослойные структуры из этих материалов позволяют снизить дозу облучения на 54.9 процента по сравнению с алюминием.
На самом Марсе ученые предлагают строить жилища под слоем реголита толщиной 10 – 15 метров, что станет надежным экраном против космических лучей.
Мы вряд ли увидим подобные здания на Марсе, если только не изобретем новые материалы, которые надежно будут защищать колонистов от излучения / Фото Freepic
Кроме физических щитов, ученые исследуют возможность усиления внутренних защитных механизмов клеток. Организмы на Земле имеют эволюционные пути реагирования на стресс, такие как автофагия (переработка поврежденных белков) или активация белков теплового шока для восстановления структуры молекул. Использование препаратов, стимулирующих эти процессы, или специальных диет и антиоксидантов может стать дополнительным слоем защиты для астронавтов.