Kepiye NASA bisa nglindhungi para astronot sesuk saka radiasi ruang angkasa

Tkene , apa saka utawa , utawa . lan iku mati dening radiation.

Emisi energik sing padha saka bintang lokal kita sing menehi kaleng tan yen ora . Nalika kru orbit Bumi sing kurang lan kapsul kargo saiki ora dilengkapi magnetosfer miniatur dhewe, bisa uga sesuk - utawa bisa uga kita mung bakal nglindhungi panjelajah ruang angkasa sing pertama manungsa saka radiasi antarbintang. .

Jinis Radiasi lan apa sing kudu ditindakake

Kaya stroke lan wong, ana macem-macem jinis lan sumber radiasi ing terestrial lan ing angkasa. Radiasi non-ionisasi, tegese atom ora nduweni energi sing cukup kanggo mbusak elektron saka orbite, bisa ditemokake ing gelombang mikro, bolam lampu, lan Partikel Energi Surya (SEP) kaya . Nalika bentuk radiasi kasebut bisa ngrusak materi lan sistem biologi, efek kasebut biasane bisa diblokir (mula tabir surya lan gelombang mikro sing ora mancarake kabeh pawon) utawa disaring dening lapisan Ozon utawa .

Sabuk radiasi bumi diisi karo partikel energik sing kepepet dening medan magnet bumi sing bisa nyebabake kacilakan karo elektronik sing dikirim menyang ruang angkasa. Kredit: Studio Visualisasi Ilmiah NASA/Tom Bridgman

Radiasi ionisasi, ing tangan liyane, energik kanggo ngeculake elektron lan ora akeh sing bisa nyuda momentum sing diisi positif. Partikel alfa lan beta, sinar Gamma, sinar-X lan Sinar Kosmik Galactic, "ion-ion abot lan energi dhuwur saka unsur-unsur sing wis ngilangi kabeh elektron nalika ngliwati galaksi kanthi kacepetan cahya sing meh padha," . "GCR minangka sumber radiasi dominan sing kudu ditangani ing pesawat ruang angkasa saiki lan misi ruang angkasa ing mangsa ngarep ing tata surya kita." Intensitas GCR sebanding karo kekuwatan relatif medan magnet Srengenge, tegese medan magnet paling kuat nalika medan Srengéngé paling lemah lan paling ora bisa nyimpang.

Senadyan sifat sing ora padha, GCR lan SEP bebarengan karo awak biologi kita dhewe. Pengeboman terus-terusan duweni efek negatif kumulatif ing fisiologi manungsa sing ora mung nyebabake kanker nanging katarak, karusakan saraf, mutasi germline, lan penyakit radiasi akut yen dosis cukup dhuwur. Kanggo bahan, partikel lan foton kanthi energi dhuwur bisa nyebabake "karusakan sementara utawa kegagalan permanen bahan utawa piranti pesawat ruang angkasa," Zicai Shen saka Institut Teknik Lingkungan Pesawat Angkasa Beijing nyathet ing taun 2019. .

"Partikel sing diisi daya mboko sithik ilang energi nalika ngliwati materi kasebut, lan pungkasane, njupuk jumlah elektron sing cukup kanggo mandheg," tambahe. "Yen kekandelan saka materi shielding luwih saka sawetara saka partikel daya ing materi, partikel kedadean bakal diblokir ing materi."

Kepiye NASA saiki nglindhungi para astronot

Kanggo mesthekake yen astronot sesuk teka ing Mars kanthi kabeh untu lan kuku sing utuh, NASA wis ngenteni meh patang puluh taun kanggo ngumpulake data lan nyinaoni efek radiasi ing awak manungsa. Agensi kasebut (SRAG) ing Johnson Space Center, miturut situs web, "tanggung jawab kanggo mesthekake yen paparan radiasi sing ditampa dening astronot tetep ana ing ngisor iki. . "

, "Dosis rata-rata khas kanggo wong kira-kira 360 mrem saben taun, utawa 3.6 mSv, yaiku dosis cilik. Nanging, Standar Internasional ngidini paparan nganti 5,000 mrems (50 mSv) saben taun kanggo wong-wong sing nggarap lan ngubengi materi radioaktif. Kanggo spaceflight, watesan luwih dhuwur. Watesan NASA kanggo paparan radiasi ing orbit Bumi rendah yaiku 50 mSv / taun, utawa 50 rem / taun.

Petugas Lingkungan Ruang Angkasa (SEO) SRAG ditugasake kanggo mesthekake yen para astronot bisa sukses ngrampungake misi kasebut tanpa nyerep RAD sing akeh banget. Dheweke nganggep macem-macem faktor lingkungan lan situasional sing ana sajrone penerbangan ruang angkasa - apa astronot ana ing LEO utawa ing permukaan rembulan, apa dheweke tetep ing pesawat ruang angkasa utawa njupuk spacewalk, utawa - gabungke lan model informasi kasebut karo data sing diklumpukake saka uga , kanggo nggawe keputusane.

The ing Goddard Space Flight Center, serves akeh waé padha SRAG nanging kanggo sistem mechanical, digunakake kanggo berkembang shielding luwih efektif lan bahan luwih kuat kanggo nggunakake ing orbit.

"Kita bakal bisa njamin manawa manungsa, elektronik, pesawat ruang angkasa lan instrumen - apa wae sing dikirim menyang ruang angkasa - bakal urip ing lingkungan sing kita lebokake," ujare Megan Casey, insinyur aeroangkasa ing REAG ing a . "Adhedhasar ing ngendi dheweke arep, kita ngandhani perancang misi kaya apa lingkungan ruang angkasa, lan dheweke bali menyang kita kanthi rencana instrumen lan takon, 'Apa bagean iki bakal urip ing kana?' Jawabane mesthi ya, ora, utawa aku ora ngerti. Yen kita ora ngerti, nalika kita nindakake tes tambahan. Sing paling akeh tugas kita."

Panaliten NASA bakal terus lan nggedhekake sajrone jaman misi Artemis sing bakal teka. , loro roket SLS lan pesawat ruang angkasa Orion bakal dilengkapi sensor sing ngukur tingkat radiasi ing ruang jero ngluwihi rembulan - khusus ndeleng beda ing tingkat relatif ngluwihi Sabuk Van Allen Bumi. Data sing diklumpukake lan pelajaran sing disinaoni saka penerbangan tanpa awak iki bakal mbantu para insinyur NASA mbangun pesawat ruang angkasa sing luwih apik lan luwih protèktif ing mangsa ngarep.

Lan yen wis rampung dibangun, kru kapal bakal njaga suite sensor radiasi expansive, kalebu ing , dirancang kanggo kanthi ati-ati lan terus-terusan ngukur level ing stasiun kasebut amarga nggawe orbit oblong sing dawane seminggu ngubengi rembulan.

"Mangertos efek lingkungan radiasi ora mung kritis kanggo kesadaran lingkungan ing ngendi para astronot bakal manggon ing sacedhake Bulan, nanging uga bakal nyedhiyakake data penting sing bisa digunakake nalika NASA nyiapake upaya sing luwih gedhe, kayata ngirim manungsa pisanan menyang Mars," ujare Dina Contella, manajer Integrasi lan Pemanfaatan Misi Gateway, ing .

NASA bisa uga nggunakake gelembung magnetik ing mangsa ngarep

Trek sesuk menyang ruang antarplanet, ing ngendi GCR lan SEP luwih umum, bakal mbutuhake proteksi sing luwih lengkap tinimbang materi perisai pasif saiki lan ramalan cuaca ruang angkasa. Lan wiwit magnetosphere bumi dhewe wis buktiaken supaya Handy, peneliti karo Komisi Eropah (CORDIS) wis riset nggawe siji cukup cilik kanggo pas ing spaceship, dijuluki Space Radiation Superconducting Shield (SR2S).

Program SR2.7S € 2 yuta, sing diwiwiti saka 2013 nganti 2015, ngembangake gagasan nggunakake magnet superkonduktor kanggo ngasilake medan gaya magnet sing mandheg radiasi sing pisanan dirancang dening mantan insinyur aerospace Nazi Wernher von Braun ing 1969. Medan magnet sing diprodhuksi bakal luwih saka 3,000 kaping luwih konsentrasi tinimbang sing ngubengi Bumi lan bakal ngluwihi bal 10 meter.

"Ing kerangka proyek kasebut, kita bakal nyoba, ing wulan-wulan sing bakal teka, tatu koil racetrack kanthi pita superkonduktor MgB2," Bernardo Bordini, koordinator kegiatan CERN ing kerangka proyek SR2S, . "Koil prototipe dirancang kanggo ngitung efektifitas teknologi pelindung magnet superkonduktor."

Ora bakal ngalangi kabeh radiasi sing mlebu, nanging kanthi efisien nampilake jinis sing paling ngrusak, kayata GCR, sing mili liwat tameng pasif kaya banyu liwat colander. Kanthi ngedhunake tingkat nalika para astronot kena radiasi, dheweke bakal bisa ngladeni misi sing luwih suwe sadurunge tekan wates paparan seumur hidup NASA.

"Minangka magnetosfer nyingkirake sinar kosmik sing diarahake menyang bumi, medan magnet sing diasilake dening magnet superkonduktor sing ngubengi pesawat ruang angkasa bakal nglindhungi kru," ujare Dr Riccardo Musenich, manajer ilmiah lan teknis kanggo proyek kasebut. ing 2014. "SR2S minangka proyek pisanan sing ora mung nyelidiki prinsip lan masalah ilmiah (perlindungan magnetik), nanging uga ngadhepi masalah rumit ing teknik."

Loro gulungan superkonduktor wis dibangun lan diuji, kanggo mbangun wesi sembrani entheng nanging iki riset awal banget, pikiran sampeyan. Tim CORDIS ora ngarep-arep teknologi iki bakal mlebu angkasa kanggo sawetara dekade liyane.

Peneliti saka Universitas Wisconsin–Departemen Astronomi Madison bubar miwiti ngembangake ide CORDIS dhewe-dhewe. sing (CREW HaT), sing nampa pendanaan prototipe saka program Konsep Lanjutan Inovatif (NIAC) NASA ing wulan Februari, nggunakake "teknologi pita superkonduktif anyar, desain sing bisa disebarake, lan konfigurasi anyar kanggo medan magnet sing durung ditliti sadurunge," miturut profesor asosiasi UWM lan penulis utama riset, ujare Dr. Elena D'Onghia ing wulan Mei.

"Geometri HaT durung nate ditliti sadurunge ing konteks iki utawa sinau kanthi kombinasi karo kaset superkonduktif modern," ujare. . "Iki ngalihake luwih saka 50 persen sinar kosmik sing ngrusak biologi (proton ing ngisor 1 GeV) lan ion Z dhuwur kanthi energi sing luwih dhuwur. Iki cukup kanggo nyuda dosis radiasi sing diserap dening astronot menyang tingkat sing kurang saka 5 persen risiko keluwihan tingkat kematian kanker sing ditetepake dening NASA.

Utawa astronot bisa nganggo rompi timbal kanggo nglindhungi pribadine

Nanging kenapa ngupayakake upaya ngenkapsulasi kabeh pesawat ruang angkasa kanthi magnetik yen pancene mung sawetara torso lan kepala sing butuh perlindungan? Sing idea konco (MARI).

Dikembangake kanthi kemitraan karo Israel Space Agency (ISA) lan Pusat Aeroangkasa Jerman (DLR), loro rompi MARE bakal dipasang ing mannequin sing padha lan diluncurake menyang ruang angkasa ing misi Orion uncrewed rembulan. Ing penerbangan telung minggu, manekin, jenenge Helga lan Zohar, bakal lelungan udakara 280,000 mil saka Bumi lan ewonan mil ngliwati rembulan. Jeroné dirancang kanggo niru balung manungsa lan jaringan alus, saéngga peneliti bisa ngukur dosis radiasi spesifik sing ditampa.

Sinau adhine ing ISS, ing (CHARGE), kurang fokus ing efektifitas anti-rad rompi lan liyane ing ergonomics, pas lan aran saka astronot nindakake tugas saben dina. Badan Angkasa Eropa uga nyelidiki perisai radiasi adhedhasar sandhangan karo , "piranti darurat sing tujuane kanggo nglindhungi astronot saka radiasi srengenge sing kuat nalika lelungan metu saka magnetosfer ing misi Deep Space mangsa ngarep."

Utawa kita bakal baris lambung kapal karo banyu lan poo!

Salah sawijining medium sing nyenengake antarane rasa ora nyaman sing cedhak amarga nganggo apron timbal ing microgravity lan kuwatir eksistensial sing duweni potensi sinapsis sampeyan dirusak dening elektromagnet sing kuat dikenal minangka .

"Alam ora nggunakake kompresor, evaporator, tabung lithium hidroksida, lilin oksigen, utawa prosesor urin," ujare Marc M. Cohen Arch.D, ing kertas 2013. . "Kanggo operasi jangka panjang banget - kaya ing pesawat ruang angkasa antarplanet, stasiun ruang angkasa, utawa pangkalan lunar / planet - sistem elektro-mekanik aktif iki cenderung gagal amarga siklus tugas sing terus-terusan nggawe pangopènan angel."

Dadi, tinimbang ngandelake mekanisasi sing abot lan rumit kanggo ngolah bahan limbah sing dipancarake astronot sajrone misi, sistem iki nggunakake tas osmosis sing niru cara pasif alam dhewe kanggo ngresiki banyu. Saliyane nambani banyu abu-abu lan ireng, tas iki uga bisa diadaptasi kanggo scrub CO2 saka udhara, tuwuh ganggang kanggo pangan lan bahan bakar, lan bisa diantrekake ing lambung njero pesawat ruang angkasa kanggo nyedhiyani shielding pasif unggul marang partikel energi dhuwur.

"Banyu luwih apik tinimbang logam kanggo proteksi [radiasi]," ujare Marco Durante saka Universitas Teknik Darmstadt ing Jerman. . Iki amarga inti telu-atom saka molekul banyu ngemot massa luwih akeh tinimbang atom logam lan mulane luwih efektif kanggo mblokir GCR lan sinar energi dhuwur liyane, dheweke terus.

Para kru ing kapal misi Inspirasi Mars sing diusulake, sing bakal nempuh sepasang astronot pribadi ngubengi Mars kanthi mabur sing spektakuler nalika loro planet kasebut ana ing orbit paling cedhak ing 2018. Sampeyan durung krungu apa-apa amarga kanthi tenang ing taun 2015. Nanging yen dheweke entuk prestasi kasebut, rencana kasebut bakal nggawe astronot menyang tas, nyopot cairan kasebut kanggo digunakake maneh lan banjur tumpukan shitbricks sing disegel vakum ing tembok pesawat ruang angkasa - ing sandhinge kothak. pangan - kanggo tumindak minangka jampel radiation.

"Iku muni sethitik queasy, nanging ora ana panggonan kanggo materi kanggo pindhah, lan iku ndadekake gedhe radiation shielding," Taber MacCallum, anggota saka nonprofit mbiayai dening Dennis Tito, marang. New Scientist. "Panganan bakal disimpen ing sakubenge tembok pesawat ruang angkasa, amarga panganan minangka perisai radiasi sing apik." Iku mung jaunt cepet menyang planet sabanjuré liwat, sing perlu plumbing lan rezeki?