เครดิตรูปภาพ: NASA
นาซ่ามีความลึกลับที่จะแก้ปัญหา: ผู้คนสามารถไปดาวอังคารได้หรือไม่?
“ เป็นคำถามเกี่ยวกับการแผ่รังสี” Frank Cucinotta จากโครงการสุขภาพการแผ่รังสีทางอวกาศของนาซ่าที่ Johnson Space Center กล่าว “ เรารู้ว่ามีรังสีอยู่มากรอเราระหว่างโลกกับดาวอังคาร แต่เราไม่แน่ใจว่าร่างกายมนุษย์จะตอบสนองอย่างไร”
นักบินอวกาศของนาซ่าอยู่ในอวกาศเป็นเวลานานถึง 45 ปี ยกเว้นการเดินทางไปดวงจันทร์อย่างรวดเร็วเพียงไม่กี่ครั้งพวกเขาไม่เคยใช้เวลาอยู่ไกลจากโลกมากนัก ห้วงอวกาศนั้นเต็มไปด้วยโปรตอนจากเปลวสุริยะรังสีแกมม่าจากหลุมดำแรกเกิดและรังสีคอสมิคจากดาวระเบิด การเดินทางไปยังดาวอังคารเป็นเวลานานโดยที่ไม่มีดาวเคราะห์ดวงใหญ่อยู่ใกล้ ๆ ที่จะปิดกั้นหรือหันเหความสนใจของรังสี
NASA ชั่งน้ำหนักอันตรายจากรังสีในหน่วยของความเสี่ยงมะเร็ง ชายอเมริกันปลอดบุหรี่อายุ 40 ปีที่มีสุขภาพดีมีโอกาส 20% ที่จะเสียชีวิตด้วยโรคมะเร็งในที่สุด นั่นคือถ้าเขาอยู่บนโลก ถ้าเขาเดินทางไปดาวอังคารความเสี่ยงสูงขึ้น
คำถามคือเท่าไหร่
“ เราไม่แน่ใจ” Cucinotta กล่าว จากการศึกษาในปี 2001 ของผู้คนที่สัมผัสกับปริมาณรังสีขนาดใหญ่เช่นผู้รอดชีวิตจากระเบิดปรมาณูฮิโรชิมาและผู้ป่วยโรคมะเร็งที่ได้รับการรักษาด้วยการฉายรังสี - ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของภารกิจดาวอังคาร 1000 วันอยู่ที่ไหนสักแห่งระหว่าง 1% ถึง 19% . “ คำตอบที่เป็นไปได้มากที่สุดคือ 3.4%” Cucinotta กล่าว“ แต่แถบข้อผิดพลาดนั้นกว้าง”
โอกาสที่เลวร้ายยิ่งสำหรับผู้หญิงเขาเพิ่ม “ เนื่องจากเต้านมและรังไข่มีความเสี่ยงต่อนักบินอวกาศหญิงเกือบเป็นสองเท่าของความเสี่ยงต่อเพศชาย”
นักวิจัยที่ทำการศึกษาสันนิษฐานว่าเรือ Mars จะถูกสร้างขึ้น“ ส่วนใหญ่เป็นอลูมิเนียมเช่นเดียวกับโมดูลคำสั่ง Apollo รุ่นเก่า” Cucinotta กล่าว ผิวของยานอวกาศจะดูดซับรังสีประมาณครึ่งหนึ่งที่กระทบกับมัน
“ ถ้าความเสี่ยงพิเศษมีเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์? เราโอเค เราสามารถสร้างยานอวกาศโดยใช้อลูมิเนียมและมุ่งสู่ดาวอังคาร” (อลูมิเนียมเป็นวัสดุที่ชื่นชอบสำหรับการสร้างยานอวกาศเนื่องจากมีน้ำหนักเบาแข็งแรงและคุ้นเคยกับวิศวกรจากการใช้งานมานานหลายทศวรรษในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ)
“ แต่ถ้าเป็น 19% นักบินอวกาศ 40 คนของเราจะเผชิญกับโอกาส 20% + 19% = 39% ในการพัฒนามะเร็งที่มีชีวิตหลังจากที่เขากลับสู่โลก นั่นไม่เป็นที่ยอมรับ”
แถบข้อผิดพลาดมีขนาดใหญ่ Cucinotta พูดว่าด้วยเหตุผลที่ดี การแผ่รังสีในอวกาศเป็นการผสมผสานระหว่างรังสีแกมมาโปรตอนพลังงานสูงและรังสีคอสมิก ระเบิดปรมาณูและการรักษามะเร็งซึ่งเป็นพื้นฐานของการศึกษาจำนวนมากไม่ได้ใช้แทน "สิ่งที่แท้จริง"
ภัยคุกคามที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับนักบินอวกาศระหว่างทางไปดาวอังคารคือรังสีคอสมิกกาแลคซี - หรือ "GCR" ในระยะสั้น อนุภาคเหล่านี้เร่งความเร็วจนเกือบแสงด้วยการระเบิดของซูเปอร์โนวาที่ห่างไกล GCRs ที่อันตรายที่สุดคือนิวเคลียสที่แตกตัวเป็นไอออนหนักเช่น Fe + 26 “ พวกมันมีพลังมากขึ้น (ล้าน MeV) มากกว่าโปรตอนทั่วไปที่เร่งด้วยเปลวสุริยะ (สิบถึงหลายร้อย MeV)” Cucinotta กล่าว GCRs พุ่งทะลุผิวหนังของยานอวกาศและผู้คนเช่นลูกกระสุนปืนเล็ก ๆ ทำลายโมเลกุลของดีเอ็นเอทำลายยีนและทำลายเซลล์
นักบินอวกาศไม่ค่อยมีประสบการณ์กับ GCRs ในห้วงอวกาศเหล่านี้ พิจารณาสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS): มันโคจรรอบพื้นผิวโลกเพียง 400 กม. ร่างของดาวเคราะห์ของเรามีขนาดใหญ่ปรากฏขึ้นดักประมาณหนึ่งในสามของ GCRs ก่อนที่พวกเขาจะไปถึงสถานีอวกาศนานาชาติ อีกสามคนถูกเบี่ยงเบนจากสนามแม่เหล็กของโลก นักบินอวกาศกระสวยอวกาศเพลิดเพลินไปกับการลดที่คล้ายกัน
นักบินอวกาศอพอลโลที่เดินทางไปยังดวงจันทร์ดูดซับปริมาณที่สูงขึ้น - ประมาณ 3 เท่าของระดับสถานีอวกาศนานาชาติ - แต่เพียงไม่กี่วันในระหว่างการล่องเรือบนดวงจันทร์โลก GCR อาจทำให้ดวงตาของพวกเขาเสียหาย Cucinotta กล่าว ระหว่างทางขึ้นไปยังดวงจันทร์ทีมงาน Apollo รายงานว่าเห็นแสงแฟลชคอสมิคในเรติน่าและตอนนี้หลายปีต่อมาบางส่วนมีการพัฒนาต้อกระจก ไม่เช่นนั้นพวกเขาจะไม่ได้รับความเดือดร้อนมากมาย “ การออกไปที่นั่นสักสองสามวันน่าจะปลอดภัย” Cucinotta สรุป
แต่นักบินอวกาศที่เดินทางไปดาวอังคารจะ“ ออกไปข้างนอก” เป็นเวลาหนึ่งปีหรือมากกว่านั้น “ เรายังไม่สามารถประเมินได้อย่างน่าเชื่อถือว่ารังสีคอสมิกจะทำอะไรกับเราเมื่อเราสัมผัสเป็นเวลานาน” เขากล่าว
การค้นพบเป็นภารกิจของห้องปฏิบัติการอวกาศแห่งรังสี (NSRL) แห่งใหม่ของนาซ่าซึ่งตั้งอยู่ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven แห่งกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาในนิวยอร์ก มันเปิดในเดือนตุลาคม 2003“ ที่ NSRL เรามีเครื่องเร่งอนุภาคที่สามารถจำลองรังสีคอสมิก” Cucinotta อธิบาย นักวิจัยเปิดเผยเซลล์และเนื้อเยื่อของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมไปยังลำอนุภาคแล้วตรวจสอบความเสียหาย “ เป้าหมายคือการลดความไม่แน่นอนในการประเมินความเสี่ยงของเราให้เหลือเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ภายในปี 2558”
เมื่อทราบความเสี่ยงแล้ว NASA สามารถตัดสินใจว่าจะสร้างยานอวกาศประเภทใด เป็นไปได้ว่าวัสดุก่อสร้างทั่วไปเช่นอลูมิเนียมนั้นดีพอ หากไม่ใช่“ เราได้ระบุทางเลือกอื่นแล้ว” เขากล่าว
ยานอวกาศทำจากพลาสติกอย่างไร?
“ พลาสติกนั้นอุดมไปด้วยไฮโดรเจนซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ทำหน้าที่ดูดซับรังสีคอสมิคได้ดี” Cucinotta อธิบาย ตัวอย่างเช่นโพลีเอทิลีนซึ่งเป็นถุงขยะที่ทำจากวัสดุชนิดเดียวกันดูดซับรังสีคอสมิคได้มากกว่าอลูมิเนียมถึง 20% รูปแบบของโพลีเอธิลีนที่พัฒนาขึ้นที่ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลมีความแข็งแกร่งกว่าอลูมิเนียมถึง 10 เท่าและเบาขึ้น สิ่งนี้อาจกลายเป็นวัสดุทางเลือกสำหรับการสร้างยานอวกาศหากสามารถทำได้ในราคาถูกพอ “ แม้ว่าเราจะไม่ได้สร้างยานอวกาศทั้งหมดจากพลาสติก” Cucinotta ตั้งข้อสังเกต“ เรายังคงสามารถใช้มันเพื่อป้องกันพื้นที่สำคัญ ๆ เช่นห้องลูกเรือ” อันที่จริงสิ่งนี้ได้ทำไปแล้วบนสถานีอวกาศนานาชาติ
หากพลาสติกไม่ดีพออาจจำเป็นต้องใช้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ โขลกเป็นปอนด์ไฮโดรเจนเหลวบล็อกรังสีคอสมิกดีกว่าอลูมิเนียม 2.5 เท่า การออกแบบยานอวกาศขั้นสูงบางอย่างเรียกร้องให้มีถังเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเหลวขนาดใหญ่ดังนั้น“ เราสามารถปกป้องลูกเรือจากการแผ่รังสีด้วยการห่อถังน้ำมันรอบ ๆ พื้นที่นั่งเล่นของพวกเขา” Cucinotta คาดการณ์
ผู้คนสามารถไปดาวอังคารได้หรือไม่? Cucinotta เชื่อเช่นนั้น แต่ก่อนอื่น“ เราต้องหาว่าร่างกายของเราสามารถรับรังสีได้เท่าไรและยานอวกาศชนิดใดที่เราต้องสร้าง” ในห้องแล็บทั่วประเทศงานได้เริ่มขึ้นแล้ว
แหล่งที่มาดั้งเดิม: เรื่องราววิทยาศาสตร์ของนาซา
