När det gäller planering av uppdrag till Mars och andra avlägsna platser i solsystemet har hotet från strålning blivit något av en elefant i rummet. Oavsett om det är NASA: s föreslagna "Journey to Mars", SpaceX: s planer att genomföra regelbundna flygningar till Mars, eller någon annan plan för att skicka besättningsuppdrag bortom Low Earth Orbit (LEO), långvarig exponering för rymdstrålning och de hälsorisker som detta innebär är ett obestridligt problem.
Men som det gamla talesättet säger, "för alla problem finns det en lösning"; för att inte nämna, ”nödvändighet är uppfinningsmodern”. Och som företrädare för NASA: s humanforskningsprogram nyligen indikerade kommer utmaningen som rymdsstrålningen ställer inte byrån från dess utforskningsmål. Mellan strålskärmning och ansträngningar som syftar till att minska planerar NASA att fortsätta med uppdrag till Mars och därefter.
Sedan rymdålderns början har forskare förstått hur utöver jordens magnetfält är rymden genomsyrad av strålning. Detta inkluderar galaktiska kosmiska strålar (GCR), solpartikelhändelser (SPE) och Van Allen-strålningsbälten, som innehåller fångad rymdstrålning. Mycket har också lärt sig genom ISS, som fortsätter att ge möjligheter att studera effekterna av exponering för rymdstrålning och mikrogravitet.
Till exempel, även om det kretsar inom jordens magnetfält, får astronauter mer än tio gånger så mycket strålning än människor upplever i genomsnitt här på jorden. NASA kan skydda besättningarna från SPE-enheter genom att ge dem råd om att söka skydd i mer kraftigt skyddade områden på stationen - till exempel den ryskbyggda Zvezda-servicemodulen eller det USA-byggda Destiny-laboratoriet.
GCR: er är dock mer av en utmaning. Dessa energiska partiklar, som i första hand består av protoner med hög energi och atomkärnor, kan komma från var som helst i vår galax och kan penetrera till och med metall. För att göra saken värre, när dessa partiklar skär igenom material, genererar de en kaskadreaktion av partiklar, skickar neutroner, protoner och andra partiklar i alla riktningar.
Denna ”sekundära strålning” kan ibland vara en större risk än GCR: erna själva. Och nyligen genomförda studier har visat att hotet som de utgör för levande vävnad också kan ha en kaskadeffekt, där skada på en cell sedan kan spridas till andra. Som Dr. Lisa Simonsen, en forskare med rymdstrålningselement med NASA: s HRP, förklarade:
”En av de mest utmanande delarna för den mänskliga resan till Mars är risken för strålningsexponering och exponeringens inflight och långsiktiga hälsokonsekvenser. Denna joniserande strålning rör sig genom levande vävnader och avsätter energi som orsakar strukturell skada på DNA och förändrar många cellulära processer. "
För att hantera denna risk utvärderar NASA för närvarande olika material och koncept för att skydda besättningen från GCR: er. Dessa material kommer att bli en integrerad del av framtida djuputrymmesuppdrag. Experiment som involverar dessa material och deras införlivande i transportfordon, livsmiljöer och rymddräkter håller för närvarande på NASA: s rymdstrålningslaboratorium (NSRL).
Samtidigt undersöker NASA också farmaceutiska motåtgärder, vilket kan visa sig vara mer effektivt än strålskydd. Till exempel har kaliumjodid, dietylentriamin pentaacietic acid (DTPA) och färgämnet känt som "Preussian blue" använts i årtionden för att behandla strålningssjuka. Under långvariga uppdrag kommer astronauter troligen att behöva ta dagliga doser av strålningsmediciner för att mildra exponeringen för strålning.
Tekniker för upptäckt och begränsning av rymdstrålning utvecklas också genom NASA: s avdelning för avancerade undersökningssystem. Dessa inkluderar hybrid elektronisk strålningsanalys för rymdskeppet Orion och en serie personliga och operativa dosimetrar för ISS. Det finns också befintliga instrument som förväntas spela en viktig roll när besättningen till Mars börjar.
Vem kan glömma strålningsbedömningsdetektorn (RAD), som var ett av de första instrument som skickades till Mars för det specifika syftet att informera framtida mänskliga prospekteringsinsatser. Detta instrument är ansvarigt för att identifiera och mäta strålning på den Martiska ytan, vare sig det är strålning från rymden eller sekundär strålning som produceras av kosmiska strålar som interagerar med den Martiska atmosfären och ytan.
På grund av dessa och andra förberedelser är många av NASA naturligtvis hoppfulla att riskerna för rymdstrålning kan och kommer att hanteras. Som Pat Troutman, NASA Human Exploration Strategic Analys Lead, uttalade i ett nyligen uttalat NASA: s uttalande:
"Vissa människor tror att strålning kommer att hindra NASA från att skicka människor till Mars, men det är inte den nuvarande situationen. När vi lägger till de olika mildringsteknikerna är vi optimistiska att det kommer att leda till ett framgångsrikt Mars-uppdrag med en frisk besättning som kommer att leva ett mycket långt och produktivt liv efter att de återvänder till Jorden.
Forskare deltar också i pågående studier av rymdväder för att utveckla bättre prognosverktyg och motåtgärder. Sist men inte minst vill flera organisationer utveckla mindre, snabbare rymdfarkoster för att minska restiderna (och därmed exponering för strålning). Sammantaget är alla dessa strategier nödvändiga för rymdflyg med lång tid till Mars och andra platser i hela solsystemet.
Det finns visserligen fortfarande betydande forskning som måste göras innan vi med säkerhet kan säga att besättningar till Mars och därefter kommer att vara säkra, eller åtminstone inte utgöra några ohanterliga risker. Men det faktum att NASA är upptagen med att möta dessa behov från flera vinklar visar hur engagerade de är för att se ett sådant uppdrag hända under de kommande decennierna.
"Mars är det bästa alternativet vi har just nu för att utöka långsiktig, mänsklig närvaro," sade Troutman. ”Vi har redan hittat värdefulla resurser för att upprätthålla människor, till exempel vattenis strax under ytan och tidigare geologiska och klimatbevis för att Mars vid en tidpunkt hade livsförhållanden. Det vi lär oss om Mars kommer att berätta mer om jordens förflutna och framtid och kan hjälpa till att svara på om livet finns utanför vår planet. "
Utöver NASA, Roscosmos, har den kinesiska rymdorganisationen (CSNA) också uttryckt intresse för att utföra besättningsuppdrag till den röda planeten, möjligen mellan 2040-talet eller så sent som 2060-talet. Medan Europeiska rymdorganisationen (ESA) inte har några aktiva planer för att skicka astronauter till Mars, ser de inrättandet av en International Lunar Village som ett stort steg mot det målet.
Utöver den offentliga sektorn undersöker företag som SpaceX och ideella organisationer som MarsOne också möjliga strategier för att skydda och mildra mot rymdstrålning. Elon Musk har varit ganska vokal (särskilt för sent) om sina planer på att genomföra regelbundna resor till Mars inom en snar framtid med det interplanetära transportsystemet (ITS) - även känt som BFR - för att inte tala om att etablera en koloni på planeten.
Och Baas Landsdorp har angett att organisationen som han grundade för att etablera en mänsklig närvaro på Mars kommer att hitta sätt att hantera det hot som strålningen utgör, oavsett vad en viss rapport från MIT säger! Oavsett utmaningarna är det helt enkelt ingen brist på människor som vill se mänskligheten gå till Mars och kanske till och med stanna där!
Och se till att kolla in den här videon om Human Research Programme, med tillstånd av NASA:
