Radiasi Ruang Diam-diam Menghentikan Kita Dari Mengirim Manusia ke Mars

Bahaya yang tak terhitung banyaknya mengancam astronot manusia yang bepergian ke luar angkasa. Beberapa di antaranya, seperti asteroid, jelas dan dapat dihindari dengan beberapa LIDAR yang layak. Yang lain tidak. Di bagian atas daftar yang tidak terlalu banyak adalah radiasi ruang angkasa, sesuatu yang sekarang disiapkan NASA untuk melindungi para penjelajah dari saat mengangkut mereka ke Mars. Lingkungan radiasi di luar magnetosfer tidak kondusif bagi kehidupan, yang berarti mengirim astronot ke sana tanpa perlindungan sama dengan mengirim mereka ke malapetaka.

Sementara kami telah mengirim astronot ke luar angkasa selama lebih dari setengah abad sekarang, sebagian besar misi ini terbatas pada perjalanan ke orbit Bumi yang rendah - antara ketinggian 99 dan 1.200 mil. Medan magnet Bumi - yang memanjang ribuan mil ke luar angkasa - melindungi planet ini dari serangan partikel-partikel surya berenergi tinggi yang bergerak lebih dari satu juta mil per jam.

Ada tiga sumber besar radiasi ruang angkasa, dan semuanya memiliki sejumlah risiko tertentu yang tidak dapat selalu diantisipasi atau dilindungi. Yang pertama adalah radiasi yang terperangkap. Beberapa partikel tidak dapat dibelokkan oleh medan magnet Bumi. Sebagai gantinya, mereka terjebak dalam salah satu dari dua cincin magnet besar yang mengelilingi bumi, dan terakumulasi bersama sebagai bagian dari sabuk radiasi Van Allen. NASA hanya harus bersaing dengan sabuk Van Allen selama misi Apollo.

Sumber kedua adalah radiasi kosmik galaksi, atau GCR, yang berasal dari luar tata surya. Atom terionisasi ini berjalan pada kecepatan cahaya, meskipun medan magnet Bumi juga mampu melindungi planet dan benda-benda di orbit Bumi rendah dari GCR.

Sumber terakhir adalah dari peristiwa partikel surya, yang merupakan injeksi partikel energetik besar yang dihasilkan oleh matahari. Ada perbedaan antara angin matahari yang biasanya dipancarkan oleh matahari, yang membutuhkan waktu sekitar satu hari untuk sampai ke Bumi, dan peristiwa berintensitas lebih tinggi ini yang menghantam kita dalam waktu 10 menit. Selain menghasilkan radiasi dalam jumlah yang berpotensi mematikan bagi para astronot, SPE terkadang bisa sangat tidak terduga, sehingga mempersulit para ilmuwan dan insinyur NASA untuk mengembangkan langkah-langkah perlindungan terhadap mereka.

NASA meneliti radiasi ruang angkasa seperti cara pengusaha menentukan risiko yang dapat diterima bagi karyawan mereka - mereka tidak akan membuat astronot berisiko terkena kanker di luar batas tertentu. Untuk mengembangkan penilaian ini, NASA melihat ke banyak faktor yang berbeda, dari mana kru akan pergi, seberapa jauh dari matahari mereka akan, seperti apa siklus matahari akan terlihat seperti pada waktu itu untuk apa jenis kapal dan melindungi mereka sedang bekerja dengan. Sebuah tim ahli biologi mempelajari apa efek fisiologis yang mungkin terjadi pada setiap perjalanan yang diberikan dan menggunakan model komputer untuk memuntahkan penilaian risiko pekerjaan.

Bagi NASA, risiko yang dapat diterima berarti risiko kanker seumur hidup tiga persen berlebih.

Tetapi mengurangi risiko kanker bukanlah satu-satunya masalah. Masalah yang paling umum adalah mual - tidak terlalu buruk jika Anda berada di pesawat ruang angkasa dengan tas muntah dekat, tetapi sangat berbahaya jika Anda keluar dengan berjalan-jalan di luar angkasa dan yang Anda miliki hanyalah pakaian luar angkasa untuk menangkap muntah Anda. Sistem kekebalan tubuh seseorang mungkin juga terpukul selama beberapa hari atau minggu, dan tertular infeksi di luar sana dalam segala hal bukanlah masalah.

Saat ini, hal terbesar yang kami miliki untuk melindungi astronot dari radiasi ruang - terutama GCR - adalah pelindung bahan. Ini bekerja cukup baik, tetapi kita tidak tahu seberapa tebal perisai itu harus di kapal Mars. Terlalu tebal, dan biayanya mahal untuk mengeluarkan kapal ke luar angkasa, apalagi ke stratosfer. Terlalu kurus dan awaknya menderita. Bahkan, perisai tipis sebenarnya bisa menghasilkan peningkatan jumlah radiasi sekunder. Itulah sebabnya aluminium menjadi bahan pilihan - cukup kuat untuk memecah partikel-partikel sinar kosmik, tetapi cukup ringan bagi pesawat ruang angkasa untuk bepergian dengan efisien.

Tetapi NASA telah mengirim astronot ke bulan dan kembali - melalui sabuk Van Allen, tidak kurang - dan tidak ada yang mati. Bukankah itu berarti kita sudah menemukan seluruh masalah sinar kosmik?

Tidak terlalu. Efek radiasi ruang bergantung pada paparan - semakin lama Anda berada di luar angkasa, semakin Anda berisiko. Misi Apollo memakan waktu sekitar tiga hari untuk sampai ke bulan. Kru untuk Apollo 11 kembali ke rumah delapan hari setelah lepas landas. Jangka waktu untuk misi Mars adalah pada skala tahun. "Ada dua kelas misi Mars yang berbeda," kata Gregory Nelson, seorang peneliti di Loma Linda University yang berspesialisasi dalam efek fisiologis radiasi ruang. "Salah satu dari mereka akan sampai ke sana lebih cepat sehingga Anda bisa tinggal lebih lama di permukaan Mars. Saya pikir itu 500 hari dan Anda kembali dengan cepat. Dalam versi lain, Anda pergi selama 900 hari, ”Nelson mengatakan seorang kru yang pergi ke Mars mungkin akan terpapar sekitar satu abu-abu radiasi - lebih dari 277 kali dosis paparan radiasi normal di Bumi pada tahun normal.

Risiko terkena kanker atau terkena radiasi dalam jumlah yang mematikan meningkat secara eksponensial dalam jangka waktu tersebut. Perisai aluminium sederhana tidak akan memotongnya. Namun, ada beberapa teknologi yang sedang dipelajari dan dipelajari para ilmuwan yang mungkin terbukti bermanfaat.

Salah satunya adalah konsep yang disebut "perisai aktif" di mana Anda membuat medan magnet buatan melalui magnet superkonduktor. Sayangnya, seperti kata Nelson, teknologi itu membutuhkan daya terlalu besar. "Anda harus menerbangkan pesawat luar angkasa dan catu daya berat lainnya untuk membuatnya bekerja," katanya. Ada ilmuwan yang mencari cara menghasilkan ladang yang lebih kecil untuk melindungi individu atau kendaraan darat. Tetapi menurut Nelson, perisai aktif "tidak terbukti."

"Masalahnya," katanya, "adalah partikel-partikel datang ke segala arah pada saat yang sama, jadi itu tidak seperti mengulurkan tangan Anda dan menghalangi pandangan Anda tentang matahari sudah cukup."

Gagasan lain adalah benar-benar melakukan intervensi pada tingkat biologis itu sendiri. Suatu gagasan yang saat ini sedang dipelajari dan diuji adalah penggunaan antioksidan dalam konsentrasi besar yang mungkin diberikan setelah kejadian matahari yang buruk. Nelson mengutip penelitian untuk memanfaatkan senyawa vitamin E, atau nutrisi yang ditemukan dalam blueberry, stroberi, atau anggur merah. Dorit Donoviel, wakil kepala ilmuwan di National Space Biomedical Research Institute, sedang mengerjakan sesuatu yang serupa dengan mengidentifikasi senyawa potensial yang mungkin dapat mencegah pembentukan tumor lokal karena peristiwa radiasi spesifik, melalui uji klinis pada pasien kanker stadium akhir.

Sayangnya, sebagian besar studi ini bergantung pada model tikus atau manusia yang tidak mewakili tubuh yang sehat dan bugar yang mendefinisikan hampir semua astronot. Secara keseluruhan, Nelson berpendapat metode ini sejauh ini tidak efisien, karena tingginya jumlah partikel bermuatan yang ditemukan dalam radiasi kosmik. Ini diperparah oleh fakta bahwa intervensi biologis dapat menciptakan efek samping yang mengerikan - dan Anda ingin mencegah astronot harus menyuntikkan sesuatu yang mengerikan ke dalam tubuh mereka setiap minggu.

Nelson dan Donoviel menegaskan bahwa saat ini, NASA tidak dapat mengirim orang ke Mars dan masih percaya diri dengan risiko tiga persen terkena kanker di kemudian hari. Itu tentu saja tidak berarti penelitian akan berhenti - tetapi jika agensi bermaksud untuk menempatkan sepatu bot di planet merah pada akhir tahun 2030-an, mereka memiliki banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk menyelesaikan teka-teki radiasi ruang angkasa.