Какво е космическа радиация и как е опасна за астронавтите?

Хората са еволюирали под надеждната защита на магнитосферата и атмосферата на Земята, които филтрират повечето смъртоносни частици от дълбините на Вселената. Космическите изследвания обаче лишават изследователите от тази естествена защита. Междупланетната среда е наситена с радиация, която може да проникне в корпуса на космическите апарати, променяйки клетъчната структура и застрашавайки безопасността на колонистите.

Какво е космическа радиация?

Космическата радиация е една от най-трудните бариери за дългосрочното човешко присъствие в дълбокия космос. Тя се състои от два основни източника: галактически космически лъчи, които произхождат отвъд нашата слънчева система след експлозии на свръхнови, и слънчеви частици, изхвърлени по време на активността на нашата собствена звезда.

Галактическата радиация е приблизително 85 процента протони, 10 процента алфа частици, а останалата част са електрони и тежки йони. Въпреки че делът на тежките йони е малък, биологичните им ефекти са изключително разрушителни поради огромната им енергия и способността им да проникват дълбоко в тъканите. Енергийният спектър на тази радиация достига пик около 1 гигаелектронволт.

За разлика от Земята, която е защитена от магнитно поле, в дълбокия космос или на повърхността на Марс няма такава защита. Дори на Международната космическа станция астронавтите получават дози радиация 200 пъти по-високи, отколкото на морското равнище.

По време на мисия до Марс, която може да продължи приблизително 360 дни, екипажът рискува да бъде изложен на приблизително 600 милисиверта радиация. Общата граница на облъчване за астронавтите през целия им живот е определена на 1000 милисиверта и само една мисия до Червената планета може напълно да изчерпи тази граница. Такава доза скъсява човешкия живот с приблизително три години.

Как космическата радиация влияе на хората?

Влиянието на космическата радиация върху тялото е многостранно и опасно:

• Най-изследваният ефект е директното увреждане на ДНК и хромозомите. Радиацията генерира реактивни кислородни видове — агресивни химични съединения, които нарушават генома, протеините и липидите. Това води до мутации като клонална хематопоеза, при която кръвните клетки произхождат от един мутирал клон. Дори ако такива промени не причинят веднага заболяване, в бъдеще те значително увеличават риска от развитие на рак, катаракта, сърдечно-съдови заболявания и дегенеративни промени в централната нервна система.

• Проучвания върху животни показват, че излагането на радиация нарушава когнитивните способности, паметта и социалното поведение.
• Съществува и сериозна заплаха за репродуктивната система: учените смятат, че мисия до Марс би могла да намали шансовете за бременност с 50 процента.

Как можете да се защитите?

За да се сведат до минимум тези рискове, се разработват методи за пасивна и биологична защита. Традиционният алуминий, често използван за облицовки, не е много ефективен, защото при взаимодействие с високоенергийните частици създава вторична радиация, която може да бъде още по-опасна. Въпреки това, водосъдържащите материали като полиетилен и литиев хидрид демонстрират потенциал. Многослойните структури, изработени от тези материали, могат да намалят дозите на радиация с 54,9 процента в сравнение с алуминия.

На самия Марс учените предлагат изграждането на местообитания под слой реголит с дебелина 10-15 метра, който би осигурил надежден щит срещу космически лъчи.

Малко вероятно е да видим подобни сгради на Марс, освен ако не изобретим нови материали, които надеждно ще предпазят колонистите от радиация / Снимка Freepic

В допълнение към физическите защити, учените изследват възможността за подобряване на клетъчните защитни механизми. Организмите на Земята са еволюирали за реагиране на стрес, като например автофагия (рециклиране на увредени протеини) или активиране на протеини на топлинен шок за възстановяване на молекулярната структура. Употребата на лекарства, които стимулират тези процеси, или специални диети и антиоксиданти, биха могли да осигурят допълнителен слой защита за астронавтите.