Det finns ett irriterande problem under ytan av spänningen kring framtiden för långsiktiga uppdrag ut i rymden. Effekterna av strålningsexponering för astronauter är inte helt förstås, men kan sträcka sig från akut strålningssjukdom (kanske efter att ha fångats i en intensiv solstorm under interplanetär transitering) till gradvis cellskada, vilket kraftigt ökar risken för cancer vid långvariga uppdrag. Så vad kan vi göra åt det? Mänskligheten är mycket anpassningsbar och vissa motåtgärder realiseras gradvis. (Och ja, de ryska rymdaporna kan hjälpa till…)
Problemet kommer när människor lämnar det skyddande filten i jordens magnetfält. Genom att agera som ett enormt, osynligt kraftfält avleder magnetosfären de flesta av de skadliga högenergipartiklarna som skjuts från solen. Allt som tränger igenom denna barriär absorberas snabbt av vår tjocka atmosfär. Även i höga höjder, i låg jordbana, kan astronauter ge något skydd (även om den omgivande strålningen är mycket högre uppe än här nere). Så när vi pratar om att kolonisera andra planeter och skicka astronauter längre och längre ut i djupa rymden, blir strålningsexponering en större risk.
En omedelbar oro är att astronauter kan fastna i en solstorm, där solen (vanligtvis runt solen maximalt) kastar ut enorma moln av mycket energiska protoner. Om stormen är tillräckligt intensiv kan enorma strålningsdoser tillföras män och kvinnor i rymden. Grovt sagt kommer en dos på 500 rad eller mer att döda en människa på två till tre timmar, och en mindre dos kan orsaka akut strålningssjuka. Strålningssjuka kan vara dödlig i veckor om astronauten inte skulle få akut medicinsk vård. Vad sägs om den långsiktiga gradvisa effekten av långvarig exponering för högre än normala strålningsdoser? Detta är ett område inom rymdmedicin som vi ännu inte helt förstår.
I ny forskning från Lombardi Comprehensive Cancer Center vid Georgetown University Medical Center kan strålningens höga energi i rymden leda till för tidigt åldrande och långvarig oxidativ stress i celler. Detta antyder också att astronauter riskerar en högre risk än normalt för cancer, såsom koloncancer, genom exponering för "hög linjär energiöverföring" (LET) strålning. LET-strålning består av högenergiprotoner som släpps ut av solen och orsakar en enorm mängd skador på små vävnadsområden.
“Strålningsexponering, antingen avsiktlig eller oavsiktlig, är oundviklig under våra livstider, men med planer för ett uppdrag till Mars måste vi förstå mer om strålningens natur. Det finns för närvarande ingen avgörande information för att uppskatta risken som astronauter kan uppleva.”- Kamal Datta, M.D., lektor vid Lombardi och huvudförfattare.
Med NASAs Project Constellation i horisonten har det varit fokus på de långsiktiga effekterna av interplanetär strålning. I slutändan syftar detta projekt till att skicka människor till månen och Mars, men det finns starka indikatorer på att astronauter kommer att möta ökad cancerrisk och minskad livslängd, ett enormt hinder för ett uppdrag som sträcker sig över flera månader eller en blomstrande proto-uppgörelse.
Det är här som labbmössen hjälper oss. Mängden "fria radikaler" (mycket reaktiva molekyler som ofta är kopplade till cancer och åldrande av celler) mättes och fann att mössen utvecklade mycket oxidativa (dvs full av fria radikala molekyler) mag-tarmkanaler när de utsattes för rymdliknande hög-LET-strålning. Lombardi-gruppen drog slutsatsen att mössen hade utvecklat en hög risk för olika cancerformer, särskilt mag-tarmcancer. De märkte också att efter exponering (även efter två månader) åldrade mössen för tidigt, vilket indikerar att effekten av strålskador kan kvarstå långt efter exponering för en hög LET-miljö.
Så vad kan vi göra? Det finns flera planer i rörelse för att ytterligare testa strålningens effekter på människor och förutsäga när astronauter kommer att vara i fara. Denna vecka meddelade Ryssland (kontroversiella) planer på att skicka apor tillbaka till rymden, eventuellt så långt som till Mars. När chocken från detta "föråldrade" förslag avtog (det tidigare ryska rymdapaprogrammet slutade på 1990-talet) blev det mycket tydligt vad den ryska rymdbyrån hoppas uppnå: att ha en bättre förståelse för långvarig exponering för en hög LET-miljö på människans fysiologi. Många kommer att hävda att denna praxis är grym och onödig, men andra säger att apor används i experiment varje dag, varför ska de inte hjälpa oss i den ultramoderna världen av rymdresor? Juryn är fortfarande ute på denna debatt, men det finns många sätt att undersöka och motverka strålningseffekten på människor.
Det finns också många system för att skydda mänskligheten från solstormar. Med hjälp av Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) och andra farkoster som ligger mellan jorden och solen, har ett tidigt varningssystem inrättats för att ge astronauter på bana en tid att täcka om en solfällning skulle lanseras jordbunden. Detta system är fullt fungerande och har redan bevisat sig. Nyligen lekte jag med idén om ett liknande Mars-baserat system för tidig varning, vilket gav framtida Mars-kolonier med cirka 40 minuters avancerad varsel om ett inkommande solstorm.
Avskärmning är en annan uppenbar skyddsåtgärd. Lunar- och Mars-kolonierna kommer sannolikt att använda stora mängder regolit för att blockera de inkommande partiklarna. Endast några meter av lokalt uppgrävda regolit ger ett utmärkt skydd. Men hur är det med resan till Mars? Hur kommer astronauterna från projekt som Constellation att skyddas? Kanske kan ett avancerat “Ion Shield” fungera?
Oavsett effekten av strålning på människor i rymden, verkar det uppenbart att vi är i början av rymdflygningen och vi tar redan upp några av de svåraste problemen. Under de närmaste åren kommer stora ansträngningar att fokuseras på astronauternas hälsa, och förhoppningsvis hitta några svar på rymdstrålningsproblemet.
Ursprungskälla: Georgetown University Medical Center
