Космос и астрономия 4 декември 2025 г. · 0 коментара
Радиацията остава основна грижа за хората на Марс. Кредит за изображение: Midjourney
Пътуването до Марс е достатъчно трудно, но смъртоносната радиация може да се окаже истинският проблем.
Захида Султанова: Първата стъпка на Луната беше едно от най-вълнуващите постижения на човечеството. Сега учените планират обратни пътувания – и мечтаят за Марс отвъд.
Следващата година мисията на НАСА Artemis II ще изпрати четирима астронавти да летят около Луната, за да тестват космическия кораб преди бъдещи кацания. През следващата година се очаква двама астронавти да изследват повърхността на Луната за една седмица като част от мисията на НАСА Artemis III.
И накрая, пътуването до Марс е планирано за 2030 г. Но има невидима заплаха, която стои на пътя: космическите лъчи.
Когато гледаме нощното небе, виждаме звезди и близки планети. Ако имаме достатъчно късмет да живеем някъде без светлинно замърсяване, може да хванем метеори, плъзгащи се по небето. Но космическите лъчи – състоящи се от протони, хелиеви ядра, тежки йони и електрони – остават скрити. Те идват от експлодиращи звезди (галактически космически лъчи) и нашето собствено слънце (събития със слънчеви частици).
Те не дискриминират. Тези частици носят толкова много енергия и се движат толкова бързо, че могат да избият електрони от атомите и да нарушат молекулярните структури на всеки материал. По този начин те могат да повредят всичко по пътя си, както машини, така и хора.
Магнитното поле и атмосферата на Земята ни предпазват от повечето от тази опасност. Но извън защитата на Земята, космическите пътници ще бъдат рутинно изложени. В дълбокия космос космическите лъчи могат да разрушат нишките на ДНК, да нарушат протеините и да повредят други клетъчни компоненти, увеличавайки риска от сериозни заболявания като рак.
Изследователското предизвикателство е просто: измерете как космическите лъчи влияят на живите организми, след това разработете стратегии за намаляване на щетите им.
В идеалния случай учените биха изследвали тези ефекти чрез изпращане на тъкани, органоиди (изкуствено създадени подобни на органи структури) или лабораторни животни (като мишки) директно в космоса. Това се случва, но е скъпо и трудно. По-практичен подход е да се симулира космическа радиация на Земята с помощта на ускорители на частици.
Симулатори на космически лъчи в САЩ и Германия излагат последователно тъкани, растения и животни на различни компоненти на космическите лъчи. Нов международен ускорител, който се строи в Германия, ще достигне още по-високи енергии, съответстващи на нива, открити в космоса, които никога не са били тествани върху живи организми.
Но тези симулации не са напълно реалистични. Много експерименти доставят цялата мисионна доза в едно третиране. Това е като да използваш цунами за изследване на ефектите от дъжда.
В реалното пространство космическите лъчи пристигат като смес от високоенергийни частици, удрящи се едновременно, а не един вид наведнъж. Моите колеги и аз предложихме изграждането на многоклонов ускорител, който може да изстрелва няколко регулируеми лъча частици наведнъж, пресъздавайки смесеното излъчване на дълбокия космос при контролирани лабораторни условия. Засега обаче подобно съоръжение съществува само като предложение.
Освен по-добро тестване, имаме нужда от по-добра защита. Физическите щитове изглеждат като очевидната първа защита. Богатите на водород материали като полиетилен и водопоглъщащи хидрогелове могат да забавят заредените частици. Въпреки че се използват или се планира да бъдат използвани като материали за космически кораби, ползите от тях са ограничени.
Особено галактическите космически лъчи, тези, които пристигат от далечни експлодиращи звезди, са толкова енергични, че могат да проникнат през физическо екраниране. Те дори могат да генерират вторична радиация, която увеличава експозицията. Така че ефективната защита чрез използване само на физически щитове остава основно предизвикателство.
Бронята на природата
Ето защо учените изследват биологични стратегии. Един подход е използването на антиоксиданти. Тези молекули могат да защитят ДНК от вредни химикали, които се произвеждат, когато космическите лъчи ударят живите клетки.
Добавянето на CDDO-EA, синтетичен антиоксидант, намалява когнитивните увреждания, причинени от симулирана космическа радиация при женски мишки. В проучването мишките, изложени на симулирана космическа радиация, научиха проста задача по-бавно в сравнение с необлъчените мишки. Въпреки това мишките, които са получили синтетичния антиоксидант, се представят нормално, въпреки че са били изложени на симулирана космическа радиация.
Друг подход включва учене от организми с изключителни способности. Хиберниращите организми стават по-устойчиви на радиация по време на зимен сън. Механизмите за това как хибернацията предпазва от радиация все още не са напълно разбрани. Все пак, предизвикването на подобни на хибернация състояния при животни, които не са в хибернация, е възможно и може да ги направи по-радиоустойчиви.
Тардиградите – микроскопични същества, известни също като водни мечки – също са изключително устойчиви на радиоактивни лъчи, особено когато са дехидратирани. Въпреки че не можем да хибернираме или дехидратираме астронавтите, стратегиите, които тези организми използват за защита на клетъчните компоненти, могат да ни помогнат да запазим други организми по време на дълги космически пътувания.
Микроби, семена, прости източници на храна и дори животни, които по-късно могат да станат наши спътници, могат да бъдат държани в защитено състояние за известно време. При по-спокойни условия те могат да бъдат върнати към пълна активност. Следователно разбирането и използването на тези защитни механизми може да се окаже решаващо за бъдещи космически пътувания.
Трета стратегия се фокусира върху поддържането на собствените реакции на стреса на организмите. Стресовите фактори на Земята, като гладуване или топлина, са накарали организмите да развият клетъчна защита, която защитава ДНК и други клетъчни компоненти. В скорошен предпечат (документ, който тепърва предстои да бъде рецензиран), моят колега и аз предполагаме, че активирането на тези механизми чрез специфични диети или лекарства може да предложи допълнителна защита в космоса.
Физическите щитове сами по себе си няма да са достатъчни. Но с биологични стратегии, повече експерименти в космоса и на Земята и изграждането на нови специални ускорителни комплекси, човечеството се доближава до превръщането на рутинните космически пътувания в реалност. С настоящата скорост вероятно сме десетилетия далеч от пълното разрешаване на защитата от космическите лъчи. По-големите инвестиции в изследванията на космическата радиация биха могли да съкратят този срок.
Крайната цел е да пътуваме отвъд защитния балон на Земята без постоянната заплаха от невидими, високоенергийни частици, които увреждат телата ни и космическия ни кораб.
Захида Султанова, постдокторантски научен сътрудник, Факултет по биологични науки, Университет на Източна Англия
Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons.
Прочетете оригиналната статия.
Източник: Разговорът | Коментари (0)