Let na Mars má problém – hrozí „vesmírna demencia“

Na zemi nás chráni hrubá vrstva atmosféry s ozónovou vrstvou, ale aj zemské magnetické pole. Pri jasnej oblohe sme preto z ionizujúceho žiarenia vystavení hlavne UV lúčom, pred ktorými sa dokážeme hravo chrániť – opaľovacími prostriedkami, alebo odevom.

Pozrite siGravitačná mapa Marsu pomôže plánovať pristátia

Zo Slnka, ale hlavne zo vzdialeného vesmíru však ku nám prúdi nielen elektromagnetické žiarenie, ale aj vysokoenergetické nabité, či neutrálne častice.

mars-nasa
ZDROJ | NASA

Toto takzvané kozmické žiarenie má často mnohonásobne väčšiu energiu, než dosahujeme v najväčších pozemských urýchľovačoch. Väčšina nabitých častíc (protónov, elektrónov, mezónov, atómových jadier) je našťastie odklonená štítom magnetického poľa Zeme a pri styku s ionosférou vytvára nad pólmi veľkolepé divadlo polárnej žiary.

Bez magnetického dáždnika

Častice, ktoré však preniknú ďalej, majú takú energiu, že po zrážke s atómami plynov v atmosfére vyvolávajú celé kaskády sekundárnych častíc. Z nich niektoré dorazia až na zem a preniknú do hĺbky organizmov a materiálov.

Kozmické žiarenie objavil 7. augusta 1912 Victor Franz Hess, ktorý bol za to v roku 1936 ocenený Nobelovou cenou za fyziku. Vysokoenergetické častice sa do vesmírneho priestoru dostávajú z rôznych zdrojov – z hviezd, jadier galaxií, kvazarov, po výbuchoch supernov a zrejme aj z interakcií čiernych dier s okolitou hmotou. Spolu s tvrdým röntgenovým a gama žiarením predstavujú tieto častice pre kozmonautov radiačné nebezpečenstvo.

Pozrite siKozmické žiarenie bolo odhalené pred 100 rokmi

Riziko sa prejavuje aj na Medzinárodnej vesmírnej stanici ISS, kde je aj z tohto dôvodu pobyt posádok časovo limitovaný. Vo výške čosi nad 400 km je však ISS stále pomerne účinne chránená dáždnikom zemského magnetického poľa. Iné to bude pri letoch do hlbokého vesmíru.

Kaskáda kozmického žiarenia pri prechode atmosférou
Kaskáda kozmického žiarenia pri prechode atmosférouZDROJ | Wikipedia

Už pri projekte Apollo bolo riziko radiačného syndrómu reálne. Lety na Mesiac a späť však trvali len pár dní, takže kozmonauti pobyt vo vesmíre zvládli bez ujmy. V úplne inej polohe však budú posádky kozmických lodí smerujúcich na Mars.

Strastiplná cesta na Mars

Dĺžka letu asi 6 mesiacov, spolu s pobytom na červenej planéte, môže misiu predĺžiť aj na dva-tri roky (s čakaním na štartovacie okno na Marse). Pri takých dlhých expozíciách je už nutné antiradiačnej ochrane venovať mimoriadnu pozornosť.

Hrubý olovený plášť kozmickej lode pritom enormne zvyšuje jej hmotnosť a palivové nároky. Bez ochrany však na lety k Marsu a vzdialenejším planétam rovno zabudnime.

mars-spacex-its-prierez

Koncept medziplanetárnej lode ITS od SpaceX pre 100 pasažierov. Počíta s účinnou antiradiačnou ochranou?

Vedci z Department of Radiation Oncology z University of California v Irvine (UCI) a rovnakého pracoviska z Eastern Virginia Medical School v Norfolku v magazíne Nature zverejnili štúdiu, ktorá dokazuje, že diaľkové kozmické lety nesú so sebou riziko „vesmírnej demencie“.

Testy na hlodavcoch ukázali, že vystavenie organizmov dopadu vysokoenergetických častíc spôsobuje syndróm „vesmírneho mozgu“ prejavujúci sa dlhodobým neurologickým poškodením, kognitívnymi poruchami a zhoršením úsudku.

Pozrite siBoeing chce ľudí na Marse skôr ako SpaceX

Dlhodobé pôsobenie kozmického žiarenia (tak ako u každého ionizujúceho žiarenia s dostatočnou intenzitou) môže okrem vplyvu na mozog a nervový systém viesť aj k zvýšenému riziku rakoviny a poškodeniu imunity.

To, čo je pre astronautov na ISS len limitujúcim faktorom pre dĺžku a počet misií, ktoré môžu počas života na stanici absolvovať, je pri lete na Mars prakticky otázkou života a smrti.

Žiarenie ako vesmírne šrapnely

Vysokoenergetické elementárne častice pochádzajúce z mimogalaktických zdrojov dokážu preletieť plášťom kozmickej lode, aj telom kozmonautov, ako keby tam ani neboli. Z hľadiska ionizácie predstavujú paradoxne menšie nebezpečenstvo.

Ale v kozmickom žiarení sa nachádzajú aj ťažké častice, akými sú ióny, alebo jadrá prvkov ako kyslík, alebo uhlík a tie môžu pri pohltení v plášti vyvolávať kaskádu ďalších častíc vyrazených z materiálu. Tie pôsobia ako črepiny granátu a môžu napáchať značné škody v živých organizmoch.

Pozrite siSpaceX chce ľudí na Marse už čoskoro

Vedci pôsobenie kozmického žiarenia simulovali na potkanoch, ktoré vystavili expozícii urýchlenými jadrami kyslíka a titánu v dávkach 0,05 a 0,25 Gy/min. Malo by to zodpovedať dávke 400 až 900 mSv, ktoré by dostali kozmonauti počas výpravy na Mars.

(Poznámka: Gray (značka Gy) je jednotka absorbovanej dávky žiarenia v sústave SI. Sievert (značka Sv) je jednotkou dávkového ekvivalentu ionizujúceho žiarenia.)

Po ožiarení boli krysy 24 týždňov pozorované v laboratóriu, aby sa identifikovali účinky experimentu. Výsledky ukázali, že aj pomerne nízke dávky žiarenia vyvolali zmeny, ktoré pretrvávali aj po šiestich mesiacoch.

Zmeny v komplexnosti neurónov 15 týždňov po expozícii mozgu krýs iónmi titánu (dole).
Zmeny v komplexnosti neurónov 15 týždňov po expozícii mozgu krýs iónmi titánu (dole).ZDROJ | UCI

Krysy trpeli poškodením neurónov, znížením dendritickej komplexnosti spôsobujúcej narušenie nervových prenosov, zápalom neurónov v mozgu a ďalšími patalogickými zmenami. Prejavilo sa to v zhoršenej schopnosti učenia sa a v zhoršenej pamäti.

Podobné defekty potvrdila aj skoršia štúdia skúmajúca vplyv rádioterapie pacientov s onkologickým nálezom na mozgu. Aj tu vplyvom ožarovania nervového tkaniva vzniká riziko poškodenia niektorých mozgových funkcií.

Ako sa chrániť?

O nebezpečenstve kozmického žiarenia pre kozmonautov v hlbokom vesmíre vedci dobre vedia, hoci „praktické“ skúsenosti zatiaľ nemáme. Jeden z nápadov na jeho odtienenie počíta s dutým plášťom lode naplneným vodou. Jednalo by sa o užitočnú záťaž, keďže vodu posádka bude tak, či tak potrebovať.

cropped-SpaceX-Mars-Red-Dragon.jpg

Vedci z UCI hľadajú riešenie problému v inej rovine. Keďže mozog nepoškodzuje priamo kozmické žiarenie, ale voľné radikály, vznikajúce jeho pôsobením v bunkách, skúmajú možnosť zvýšiť odolnosť posádok pomocou chemických preparátov zameraných na neutralizáciu voľných radikálov.

Bolo by to čosi podobné, ako jódové tabletky podávané pri rádioaktívnom zamorení, hoci cieľom terapie by nebola štítna žľaza, ale mozog.

Pozrite siNASA chce nový elektro-reaktívny pohon pre diaľkové vesmírne lety

Vidíme, že vesmír nie je priateľským prostredím pre život – problém s kozmickým žiarením bude aktuálny aj na povrchu Mesiaca a v menšej miere aj na Marse. Tamojšia atmosféra je riedka a magnetické pole slabé. Radiácia na obežnej dráhe Marsu je 2,5x vyššia ako na ISS.

Významné zníženie expozície žiarením by prinieslo zvýšenie rýchlosti kozmických lodí, ktoré by skrátilo dobu letu. K tomu nové technológie kozmických pohonov aj smerujú. Podľa Elona Muska budú v budúcnosti lety na Mars trvať namiesto pol roka len mesiac.

ZdrojNature

Komentáre k článku