美國宇航局不再受空間輻射的威脅

【博科園-科學科普】當涉及到火星和太陽系其他遙遠地方的計劃任務時，輻射帶來的威脅已經變成了一大難題。無論是NASA提議的「火星之旅」，SpaceX計劃定期飛往火星，或其他任何計劃，將載人飛行任務發送到近地軌道之外(LEO)，長期暴露在太空輻射中，這是一個不可否認的問題。

火星基地營地的概念圖，當火星任務開始時，最大的風險之一就是太空輻射。圖片：Lockheed Martin

但正如老話所說，對於每一個問題，都有一個解決方案，更不用說需要是發明之母。美國國家航空航天局(NASA)人類研究項目的代表最近指出的那樣：太空輻射帶來的挑戰不會阻止該機構的勘探目標。在輻射屏蔽和旨在減緩輻射的努力之間，NASA計劃繼續執行任務到火星和更遠的地方。

自太空時代開始以來，科學家們已經了解了地球磁場之外，空間是如何被輻射滲透的。這包括銀河宇宙射線(GCRs)、太陽粒子事件(SPEs)和范艾倫輻射帶，其中包括被困的空間輻射。在國際空間站也知道了很多，它繼續提供研究暴露在太空輻射和微重力環境下的影響的機會。

地球周圍和周圍的磁場和電流都會產生複雜的作用力，對日常生活產生不可估量的影響。圖片：ESA/ATG medialab

例如儘管它在地球磁場中運行，宇航員接受的輻射量是地球上平均水平的十倍。美國國家航空航天局(NASA)可以通過建議他們在空間站更嚴格的保護區域(如俄羅斯建造的Zvezda服務模塊或美國建造的命運實驗室)尋求庇護，來保護船員免受SPEs的影響。

然而GCRs更像是一個挑戰。這些能量粒子主要由高能質子和原子核組成，可以來自我們銀河系的任何地方，甚至可以穿透金屬。更糟的是，當這些粒子穿過材料時，它們產生了粒子的級聯反應，將中子、質子和其他粒子發送到各個方向。

這種「二次輻射」有時比GCRs本身更危險。最近的研究表明，它們對活體組織構成的威脅也會產生連鎖效應，對一個細胞的傷害可以傳播給其他細胞。正如NASA HRP的太空輻射元素科學家Lisa Simonsen博士解釋的那樣：「人類前往火星的最具挑戰性的部分之一是輻射暴露的風險，以及暴露在輻射和長期健康後果中的風險。」這種電離輻射通過活體組織傳播，沉積能量導致DNA結構損傷，並改變許多細胞過程。

為了解決這一風險，NASA目前正在評估各種材料和概念，以保護船員不受GCRs的影響。這些材料將成為未來深空任務的組成部分。涉及這些材料的實驗以及它們在運輸車輛、生境和宇航服上的結合，目前正在NASA空間輻射實驗室(NSRL)進行。

與此同時NASA也在研究藥物對抗措施，這可能比輻射屏蔽更有效。例如碘化鉀、二乙基三胺五酸(DTPA)和被稱為「普魯士藍」的染料幾十年來一直用於治療輻射疾病。在長期的任務中宇航員可能需要每天服用輻射劑量來減輕輻射。

太空輻射探測和減緩技術也正在NASA的先進勘探系統部門開發。其中包括「獵戶座」飛船的混合電子輻射評估器，以及國際空間站的一系列個人和操作的劑量計。還有一些現有的儀器，預計將在載人火星任務開始時發揮重要作用。

誰能忘記輻射評估探測器(RAD)，這是首批送往火星的儀器之一，目的是為了告知未來人類探索的努力。該儀器負責識別和測量火星表面的輻射，是由與火星大氣和表面相互作用的宇宙射線產生的空間或二次輻射所產生的輻射。

研究人員正在為運輸車輛、棲息地和宇航服開發屏蔽概念，以保護未來宇航員踏上火星之旅。圖片：NASA

由於這些和其他的準備工作，美國宇航局的許多人自然希望太空輻射的風險能夠並將得到解決。美國國家航空航天局(NASA)的人類探索戰略分析負責人帕特·特爾比曼(Pat Troutman)在最近的NASA新聞發布會上說：有些人認為輻射會阻止NASA派人去火星，但這並不是目前的情況。」當我們增加各種緩解措施時，我們樂觀地認為，這將會使一個健康的船員成功地完成火星任務，在他們返回地球後將會活得很長很有成效。

科學家還參與了對空間天氣的持續研究，以開發更好的預測工具和對策。最後，但並非最不重要的是，多個組織正在尋求開發更小、更快的航天器，以減少旅行時間(因此，暴露於輻射中)。綜上所述，所有這些策略都是長期太空飛行到火星和整個太陽系其他地點所必需的。

當然還需要做大量的研究，才能確定火星和其他地方的載人飛行任務是安全的，或者至少不會造成任何無法控制的風險。但事實上NASA正忙於從多個角度解決這些需求，這表明他們在未來幾十年里將如何看待這一任務。

對星際宇宙飛船接近火星的概念圖，圖片：SpaceX

我們現在最好的選擇就是在火星上擴大人類的長期存在，已經找到了維持人類生存的寶貴資源，比如地表以下的水冰，以及過去的地質和氣候證據，火星曾經有適宜生命的條件。我們對火星的了解將告訴我們更多關於地球的過去和未來，並可能幫助我們回答生命是否存在於我們的星球之外。

除了美國國家航空航天局(NASA)，中國國家航天局(CSNA)也表達了對火星任務的興趣，可能在20世紀40年代到20世紀60年代之間。雖然歐洲航天局(ESA)並沒有積極的計劃將宇航員送上火星，但他們認為建立一個國際月球村是朝著這個目標邁出的重要一步。

除了公共部門之外，像SpaceX這樣的公司和像MarsOne這樣的非營利組織也在研究保護和減輕太空輻射的可能策略。埃隆·馬斯克(Elon Musk)一直對他計劃在不久的將來使用星際運輸系統(也稱BFR)定期前往火星的計劃表示強烈的意見，更不用說在這個星球上建立一個殖民地了。

Baas Landsdorp已經指出，他建立的建立在火星上的人類存在的組織將會找到方法來解決輻射帶來的威脅，不管麻省理工的一份報告說什麼!無論面臨怎樣的挑戰，都不缺少希望看到人類去火星的人，甚至可能還呆在那裡!

參考：NASA

作者：Matt Williams

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

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