Как да се справим с космическата радиация по пътя до Марс?

Космосът може да изглежда като огромна и празна пустота. Но той пулсира с невидимо, високоенергийно лъчение – частици, пътуващи със скорост близка до тази на светлината, които могат да удрят астронавтите и всички повърхности изложени на тях, като малки куршуми.

Ако хората искат да навлязат в дълбокия космос, те определено първо трябва да се справят с тази заплаха. Преодоляването на проблемите, предизвикани от космическата радиация, става наложително ако искаме да се реализира предлаганата от Илън Мъск задача да се колонизира Марс от многобройни заселници или дори само да се изпълни програмата на НАСА за изграждане на предни постове на Червената планета.

Наскоро НАСА подписа договор за тестване на нова полимерна жироскопна жилетка за астронавти, наречена AstroRad, за следващата мисия около Луната.

Междувременно Мъск каза, че неговата нова Голяма ракета Falcon ще използва вода за блокиране на радиацията, макар и само по време на извънредни ситуации.

Според него, космическият кораб се нуждае от скривалище-приют за времето на евентуална слънчева буря.

Но колко значим и труден е проблемът с радиацията в космоса?

Мъск има амбиция и надежди да започне мисия за пътуване до Червената планета с хора през 2024 г., като самото пътуване може да продължи общо една година, а астронавтите могат да прекарат около 500 дни на повърхността на Марс.

Цялото пътешествие ще изложи астронавтите на около 1000 милисиверта  – в зависимост от това колко много високоенергийни частици при слънчеви бури ще поглъща корабът по пътя си към Марс и дали първите хора, достигнали до планетата, всъщност ще кацнат на нея.

Това означава, че първите изследователи на Марс могат да получат приблизително осем пъти по-голямо количество радиация годишно от годишния лимит на излагане, позволен днес на един човек. Общо космическите пътници ще получат около една трета от нормата позволена от НАСА за един астронавт през целия му живот (2500-3,250 mSv).

Откъде идва лъчението – и защо ракът не е единствената опасност?

Два основни типа радиация в космоса са изключително вредни за хората: протоните излъчвани от слънцето и космическите лъчи. Тези високоенергийни частици и вторичната радиация, която създават, проникват дълбоко в клетките, стимулирайки хронични и понякога смъртоносни болести като рак.

Магнитното поле и атмосферата на Земята ни предпазват, като отклоняват и поглъщат по-голямата част от тази енергия.

„Радиацията на Земята е от 100 до 1000 пъти по-малка, отколкото би били над атмосферата в свободното космическо пространство“, казва Едуард Полоунс, експерт по радиационната защита в космическия център Джонсън.

Ракът е основен риск от излагане на радиация, но има и по-непосредствени и изненадващи симптоми. Излъчването от дълбокия космос например, може да предизвика катаракта и да увреди зрението. Дори и работещите в търговски авиокомпании се сблъскват с този риск, поради по-тънката атмосфера в която прекарват много часове.

Експерименти с животни също показват, че радиацията може да засегне нервната система, включително мозъка, което може да увреди фокуса и паметта на астронавтите. Те може да загубят когнитивните си способности, което от своя страна може да повлияе на провеждането на мисията.

Потенциалното използване на жилетки от типа AstroRad на НАСА и споменатото убежище за слънчеви бури на Мъск, са само началото за бъдещите астронавти и колонисти на Марс. Колкото по-дебела и тежка екранировка има между човека и открития космос, толкова по-добре.

Според експертите, около 20 сантиметра воден пласт може да погълне по-голямата част от космическата радиация. Но все пак изнасянето на големи количества вода в космоса би било скъпо и трудно начинание.

Едно решение за мисиите за колонизация на Марс е да се използва най-голямата луна на планетата, Фобос като спирка, тъй като най-вероятно плитко под нейната повърхност има леден пласт. Това дава възможност да се проектират сонди, които да пробият повърхността на Фобос, да затоплят и разтопят леда и да изпомпват водата в еластични клетки, които ще обграждат космическия кораб, като така предпазват екипажа от радиация.

Има и по-радикални предложения за решаване на проблема с радиацията. Кристофър Мейсън, генетик и биолог, предлага създаването на трансгенни хора като част от 10-фазен „500-годишен план“ за колонизиране на космоса. Неговата концепция е да се използва технология като системата за редактиране на гени CRISPR, за да се редактира геномът на астронавтите и космическите пътешественици, по неговия израз „без да се безпокоят регионите, които водят до рак и други проблеми“.

Разбира се това не може да се отхвърли като идея, но все още никой не може да посочи конкретните механизми за извършване та тази генна редакция. Та само при раковите заболявания са ангажирани над 1000 гена!

Има и още по-смела идея. В крайна сметка колонистите могат да се опитат да променят самата Червена планета. Замразеният въглероден диоксид при марсианските полюси може да се превърне в парникови газове, за да се създаде атмосфера, абсорбираща радиацията, която да изолира повърхността на планетата по подобие на земната. След това растенията биха могли да превърнат част от атмосферата в кислород и в продължение на стотици години температурите да се затоплят достатъчно, за да се стопи скритата вода и да се накара отново да потече на повърхността на Марс. Един ден, това дори би позволило екскурзии без космически костюми на Червената планета.

Джим Грийн, бившият ръководител на планетарното научно звено на НАСА, предлага да се построи изкуствен магнитен щит за Марс, за да се защити хипотетичната зараждаща се атмосфера от протонното излъчване на слънцето, което в противен случай може да издуха тази атмосфера в космоса.

„Днес това може да звучи все още като фантастика, но започват да се появяват нови изследвания, които разкриват, че миниатюрна магнитосфера може да се използва за защита на хора и космически кораби“, пише Грийн в едно кратко проучване на концепцията през 2017 г. „Ако това може да бъде постигнато през нашия живот, колонизацията на Марс няма да бъде далеч.“