Πιστωτική εικόνα: NASA
Η NASA έχει ένα μυστήριο για επίλυση: Μπορούν οι άνθρωποι να πάνε στον Άρη ή όχι;
«Είναι ζήτημα ακτινοβολίας», λέει ο Frank Cucinotta από το Διαστημικό Πρόγραμμα Υγείας της NASA στο Διαστημικό Κέντρο της Johnson. «Γνωρίζουμε πόση ακτινοβολία είναι εκεί έξω, περιμένοντας μεταξύ Γης και Άρη, αλλά δεν είμαστε σίγουροι πώς το ανθρώπινο σώμα θα αντιδράσει σε αυτό».
Οι αστροναύτες της NASA βρίσκονται στο διάστημα, εκτός και συνεχώς, για 45 χρόνια. Εκτός από μερικά γρήγορα ταξίδια στο φεγγάρι, ωστόσο, δεν έχουν περάσει ποτέ πολύ χρόνο μακριά από τη Γη. Ο βαθύς χώρος είναι γεμάτος πρωτόνια από ηλιακές εκλάμψεις, ακτίνες γάμμα από νεογέννητες μαύρες τρύπες και κοσμικές ακτίνες από εκρηκτικά αστέρια. Ένα μακρύ ταξίδι στον Άρη, χωρίς μεγάλο πλανήτη κοντά για να εμποδίσει ή να εκτρέψει αυτήν την ακτινοβολία, θα είναι μια νέα περιπέτεια.
Η NASA σταθμίζει τον κίνδυνο ακτινοβολίας σε μονάδες κινδύνου καρκίνου. Ένας υγιής 40χρονος Αμερικανός άντρας μη καπνιστών έχει 20% πιθανότητα να πεθάνει τελικά από καρκίνο. Αυτό είναι αν μένει στη Γη. Εάν ταξιδέψει στον Άρη, ο κίνδυνος αυξάνεται.
Το ερώτημα είναι, πόσο;
«Δεν είμαστε σίγουροι», λέει ο Cucinotta. Σύμφωνα με μια μελέτη του 2001 για άτομα που εκτέθηκαν σε μεγάλες δόσεις ακτινοβολίας - π.χ. επιζώντες ατομικής βόμβας της Χιροσίμα και, ειρωνικά, ασθενείς με καρκίνο που έχουν υποβληθεί σε ακτινοθεραπεία - ο πρόσθετος κίνδυνος αποστολής 1.000 ημερών στον Άρη κυμαίνεται μεταξύ 1% και 19% . «Η πιο πιθανή απάντηση είναι 3,4%», λέει ο Cucinotta, «αλλά οι γραμμές σφάλματος είναι μεγάλες.»
Οι πιθανότητες είναι ακόμη χειρότερες για τις γυναίκες, προσθέτει. "Λόγω του μαστού και των ωοθηκών, ο κίνδυνος για τις γυναίκες αστροναύτες είναι σχεδόν διπλάσιος από τον κίνδυνο για τους άνδρες."
Οι ερευνητές που έκαναν τη μελέτη υπέθεσαν ότι το πλοίο Άρη θα κατασκευαζόταν «κυρίως από αλουμίνιο, σαν μια παλιά μονάδα εντολών του Απόλλωνα», λέει ο Cucinotta. Το δέρμα του διαστημοπλοίου θα απορροφήσει περίπου τη μισή ακτινοβολία που θα το χτυπήσει.
«Εάν ο επιπλέον κίνδυνος είναι μόνο λίγα τοις εκατό; είμαστε εντάξει. Θα μπορούσαμε να χτίσουμε ένα διαστημόπλοιο χρησιμοποιώντας αλουμίνιο και να κατευθυνθούμε για τον Άρη. " (Το αλουμίνιο είναι ένα αγαπημένο υλικό για την κατασκευή διαστημοπλοίων, επειδή είναι ελαφρύ, ισχυρό και οικείο στους μηχανικούς από πολλές δεκαετίες χρήσης στην αεροδιαστημική βιομηχανία.)
"Αλλά αν είναι 19%; ο 40χρονος αστροναύτης μας θα αντιμετώπιζε 20% + 19% = 39% πιθανότητα να αναπτύξει καρκίνο που θα τερματίσει τη ζωή του μετά την επιστροφή του στη Γη. Αυτό δεν είναι αποδεκτό. "
Οι μπάρες σφάλματος είναι μεγάλες, λέει ο Cucinotta, για καλό λόγο. Η διαστημική ακτινοβολία είναι ένας μοναδικός συνδυασμός ακτίνων γάμμα, πρωτονίων υψηλής ενέργειας και κοσμικών ακτίνων. Οι εκρήξεις ατομικών βομβών και οι θεραπείες για τον καρκίνο, η βάση πολλών μελετών, δεν υποκαθιστούν το «πραγματικό πράγμα».
Η μεγαλύτερη απειλή για τους αστροναύτες καθ 'οδόν προς τον Άρη είναι οι γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες - ή "GCR" για συντομία. Αυτά είναι σωματίδια που επιταχύνονται σχεδόν σε ταχύτητα φωτός από μακρινές εκρήξεις σουπερνόβα. Τα πιο επικίνδυνα GCR είναι βαρείς ιονισμένοι πυρήνες όπως το Fe + 26. «Είναι πολύ πιο ενεργητικά (εκατομμύρια MeV) από τα τυπικά πρωτόνια που επιταχύνονται από ηλιακές εκλάμψεις (δεκάδες έως εκατοντάδες MeV)», σημειώνει ο Cucinotta. Τα GCR βαρέλι διαμέσου του δέρματος των διαστημοπλοίων και ανθρώπων σαν μικροσκοπικές μπάλες κανόνι, σπάζοντας τα σκέλη των μορίων DNA, καταστρέφοντας γονίδια και σκοτώνοντας κύτταρα.
Οι αστροναύτες σπάνια έχουν βιώσει μια πλήρη δόση αυτών των GCR βαθιού διαστήματος. Σκεφτείτε τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS): σε τροχιά μόλις 400 χλμ. Πάνω από την επιφάνεια της Γης. Το σώμα του πλανήτη μας, που κυμαίνεται, παρακολουθεί περίπου το ένα τρίτο των GCR πριν φτάσουν στο ISS. Ένα άλλο τρίτο εκτρέπεται από το μαγνητικό πεδίο της Γης. Οι αστροναύτες του διαστημικού λεωφορείου απολαμβάνουν παρόμοιες μειώσεις.
Οι αστροναύτες του Απόλλωνα που ταξιδεύουν στο φεγγάρι απορρόφησαν υψηλότερες δόσεις - περίπου 3 φορές το επίπεδο ISS - αλλά μόνο για λίγες ημέρες κατά τη διάρκεια της κρουαζιέρας Γη-Σελήνη. Τα GCR μπορεί να έχουν καταστρέψει τα μάτια τους, σημειώνει ο Cucinotta. Στο δρόμο για το φεγγάρι, τα πληρώματα του Απόλλωνα ανέφεραν ότι είδαν να αναβοσβήνουν κοσμικές ακτίνες στον αμφιβληστροειδή τους και τώρα, πολλά χρόνια αργότερα, μερικοί από αυτούς έχουν αναπτύξει καταρράκτη. Διαφορετικά, δεν φαίνεται να έχουν υποφέρει πολύ. «Λίγες μέρες« εκεί έξω »είναι πιθανώς ασφαλές», καταλήγει ο Cucinotta.
Αλλά οι αστροναύτες που ταξιδεύουν στον Άρη θα είναι «εκεί έξω» για ένα χρόνο ή περισσότερο. «Δεν μπορούμε ακόμη να εκτιμήσουμε, αξιόπιστα, τι θα κάνουν οι κοσμικές ακτίνες σε μας όταν είμαστε εκτεθειμένοι για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα», λέει.
Η ανακάλυψη είναι η αποστολή του νέου διαστημικού εργαστηρίου ακτινοβολίας της NASA (NSRL), που βρίσκεται στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ στη Νέα Υόρκη. Άνοιξε τον Οκτώβριο του 2003. «Στο NSRL έχουμε επιταχυντές σωματιδίων που μπορούν να προσομοιώσουν κοσμικές ακτίνες», εξηγεί ο Cucinotta. Οι ερευνητές εκθέτουν κύτταρα και ιστούς θηλαστικών στις ακτίνες σωματιδίων και μετά εξετάζουν τη ζημιά. «Ο στόχος είναι να μειωθεί η αβεβαιότητα στις εκτιμήσεις κινδύνου σε μόλις μερικά τοις εκατό μέχρι το έτος 2015.»
Μόλις γίνουν γνωστοί οι κίνδυνοι, η NASA μπορεί να αποφασίσει τι είδους διαστημόπλοιο θα κατασκευάσει. Είναι πιθανό τα συνηθισμένα δομικά υλικά όπως το αλουμίνιο να είναι αρκετά καλά. Εάν όχι, "έχουμε ήδη εντοπίσει κάποιες εναλλακτικές λύσεις", λέει.
Τι γίνεται με ένα διαστημόπλοιο από πλαστικό;
"Τα πλαστικά είναι πλούσια σε υδρογόνο - ένα στοιχείο που κάνει καλή δουλειά απορροφώντας κοσμικές ακτίνες", εξηγεί ο Cucinotta. Για παράδειγμα, το πολυαιθυλένιο, οι ίδιοι σάκοι σκουπιδιών από υλικό, απορροφά 20% περισσότερες κοσμικές ακτίνες από το αλουμίνιο. Μια μορφή ενισχυμένου πολυαιθυλενίου που αναπτύχθηκε στο Marshall Space Flight Center είναι 10 φορές ισχυρότερη από το αλουμίνιο και επίσης ελαφρύτερο. Αυτό θα μπορούσε να γίνει υλικό επιλογής για την κατασκευή διαστημοπλοίων, εάν μπορεί να γίνει αρκετά φθηνά. «Ακόμα κι αν δεν κατασκευάζουμε ολόκληρο το διαστημικό σκάφος από πλαστικό», σημειώνει ο Cucinotta, «θα μπορούσαμε να το χρησιμοποιήσουμε για να προστατέψουμε βασικές περιοχές όπως τα πληρώματα». Πράγματι, αυτό έχει ήδη γίνει στο ISS.
Εάν το πλαστικό δεν είναι αρκετά καλό τότε μπορεί να απαιτείται καθαρό υδρογόνο. Λίρα για λίβρα, το υγρό υδρογόνο εμποδίζει τις κοσμικές ακτίνες 2,5 φορές καλύτερες από το αλουμίνιο. Ορισμένα προηγμένα σχέδια διαστημικών σκαφών απαιτούν μεγάλες δεξαμενές υγρού καυσίμου υδρογόνου, οπότε «θα μπορούσαμε να προστατεύσουμε το πλήρωμα από την ακτινοβολία τυλίγοντας τη δεξαμενή καυσίμου γύρω από το χώρο διαβίωσής τους», υποθέτει η Cucinotta.
Μπορούν οι άνθρωποι να πάνε στον Άρη; Ο Cucinotta το πιστεύει. Αλλά πρώτα, «πρέπει να καταλάβουμε πόση ακτινοβολία μπορεί να χειριστεί το σώμα μας και τι είδους διαστημόπλοιο πρέπει να χτίσουμε». Σε εργαστήρια σε όλη τη χώρα, η εργασία έχει ήδη ξεκινήσει.
Πρωτότυπη πηγή: Επιστημονική ιστορία της NASA
