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火星之旅为什么是"不可能的任务"

2019-07-08 09:45:20  来源:新浪科技

北京时间7月8日消息,据国外媒体报道,在前往火星的旅途中,宇航员可能会受到比地球居民高700倍的宇宙辐射,这使得火星之旅成为了“不可能的任务”。

欧洲空间局(ESA)已经组建了一个跨学科的研究小组,希望进一步了解太空辐射对人体健康的影响。在人类深入探索太阳系的过程中,如何更好地保护宇航员,是世界各大航天机构重点研究的课题之一。欧洲空间局的研究人员正在为前往月球及更远太空的宇航员制定风险指南,他们还在实验室里测试生物样品、电子产品和抵御人造宇宙射线的屏蔽材料。

据估计,宇航员在进行了6个月的火星任务之后,其受到的宇宙辐射将至少达到总辐射剂量限制的60%。这一发现是根据欧洲空间局和俄罗斯联邦航天局合作进行的“火星微量气体任务卫星”的数据得出的。欧洲空间局召集了一个学术论坛,与会者都是致力于保护未来宇航员——将执行登月任务并前往太阳系边远区域——健康的研究人员,这些专家涵盖了生物学、医学、物理学和空间科学等多个学科,自2015年以来一直为欧洲航天局提供咨询。

即使在国际空间站上,宇航员因工作而受到的辐射剂量也是航空公司飞行员或放射科护士的200倍

辐射物理学家表示,太空中一天的辐射量相当于地球上一年的辐射量,前往火星的任务需要几个月的时间才能完成,按照目前的情况,在辐射的影响下,人类还无法前往火星,因为“不可能达到可接受的剂量限制。”

真正的问题是围绕这些风险的巨大不确定性。我们对太空辐射的了解有限,也不清楚其长期影响。

地球大气层和磁场保护我们免受宇宙射线的轰击。这些能量粒子以接近光速的速度运动,能够穿透人体。不可预测的太阳质子事件也能在短时间内输送高剂量的辐射,对宇航员和航天器造成严重伤害。火星本身没有固定磁场,那里的大气也相对稀薄,无法为宇航员提供保护。

科学家认为,在长期的太空任务中,宇宙射线轰击会增加宇航员患癌症的风险,对大脑、中枢神经系统和心脏造成损害,进而导致各种退行性疾病。此外,有报道显示,宇航员中早发性白内障的比例更高,而美国国家航空航天局(NASA)最近的双胞胎研究结果显示,辐射暴露可导致DNA损伤和相应的基因表达变化,由此带来的健康风险还可能传递给后代。

即使在国际空间站上,宇航员因工作而受到的辐射剂量也是航空公司飞行员或放射科护士的200倍。因此,NASA一直在监测局部的太空天气信息。如果探测到宇宙辐射爆发,位于美国德克萨斯州休斯顿的任务控制中心就会指示宇航员中止太空行走,转移到轨道实验室中防护更高的区域,甚至调整空间站的高度,以尽量减少宇宙辐射对健康的影响。

如何保护宇航员免受辐射伤害的课题涵盖了生物学、医学、物理学和空间科学等多个学科

在过去7年里,欧洲空间局一直在利用散布在国际空间站周围的被动辐射探测器绘制轨道实验室的辐射场。最近,欧洲空间局宇航员安在各自前往国际空间站执行任务时,都佩戴了一个移动辐射剂量计,以实时读取他们在太空中的辐射暴露情况。

该研究团队还将使用辐射探测器来确定宇航员在登月任务中受到的皮肤和内脏辐射剂量。探测器将被放置在一个被称为“幻影”(phantom)的人体模型中,而这个人体模型将装载于NASA的猎户座飞船(Orion)上。根据NASA的计划,猎户座飞船未来将执行飞往月球的任务,随后借助推力更大的运载火箭实现火星登陆,并飞往更遥远的太空。

欧洲空间局研究团队提出的一个主要建议是,应该为前往国际空间站以外太空的宇航员建立风险模型,在其中大致给出辐射剂量限值的建议,该模型应该“在所有航天机构的同意下,为前往月球和火星的宇航员提供可能导致癌症和非癌症健康问题的风险信息”。

欧洲空间局还与欧洲的粒子加速器机构合作,在实验室中制造出宇宙辐射

此外,欧洲空间局还与欧洲的粒子加速器机构合作,在实验室中制造出宇宙辐射。通过用这种人工产生的辐射轰击生物细胞样本和不同类型的材料,研究人员希望更深入了解宇宙辐射的影响,并开发抵御宇宙辐射的最佳方法,这项研究正在取得成果,在行星际任务中,锂是一种很有前景的辐射屏蔽材料。

保持未来宇航员安全和健康的多学科工作仍在继续,空间辐射研究跨越了整个生命科学和物理科学领域,在地球上也有着重要的应用前景,欧洲空间局将继续高度优先支持这一领域的研究。

地球磁场如何保护我们?

地球磁场是环绕地球的一层电荷(蓝色),可以使从太阳发出的带电粒子——即太阳风——偏转,就像一个护盾一样保护着地球生命

地球磁场是环绕地球的一层电荷,可以使从太阳发出的带电粒子——即太阳风——偏转,就像一个护盾一样保护着地球生命。如果没有这个保护层,太阳粒子很可能会破坏臭氧层,而臭氧层是我们抵御有害紫外线辐射的唯一防线。

科学家认为地核是产生磁场的原因。当地球液态外核的熔融铁逸出时,就会产生对流运动,由此产生电流,进而形成磁场。这一假说被称为地核发电机理论。(任天)

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