深空辐射可能导致未来火星探险者出现心脏问题

阿波罗任务的一课
Matt Damon leans against a rover
图片由二十世纪福克斯提供

对未来的火星探险者来说有个坏消息:一项新研究表明,深空辐射可能使阿波罗宇航员患上心血管疾病的几率比其他宇航员高出四到五倍。这个估算有些可疑,因为只有极少数人曾去过那么深的太空,但如果属实,那么进行多年火星往返之旅的宇航员的风险可能会更高。

在国际空间站进行的十年研究表明,宇航员更容易出现循环系统问题、视力问题以及肌肉和骨密度流失。但是,随着人类的活动范围超出保护地球和空间站的磁壳,辐射将成为一个更大的威胁。

什么是深空辐射?

深空辐射主要由银河宇宙射线和来自太阳的加速质子组成,预计会增加未来火星探险者患癌症、神经系统疾病和辐射病的风险。现在看来,科学家们可以将心血管疾病(CVD)也加入其中。

尽管已知电离辐射(如伽马射线或X射线)会增加患CVD的风险,但科学家们认为深空辐射中较重的粒子可能会造成更大的损害。

“我们的大部分知识来自于原子弹爆炸的幸存者,那是一种非常独特且不同的暴露场景,”研究合著者、在NASA艾姆斯研究中心研究空间辐射影响的露丝·格洛布斯说。

研究结果

为了更好地了解深空辐射对人类心脏和血管的影响,研究人员首先比较了35名从未去过太空的宇航员、35名去过近地轨道(LEO)的宇航员以及7名来自阿波罗任务的宇航员之间的CVD发病率。

他们发现,未飞行宇航员和近地轨道宇航员之间的CVD发病率没有差异,但阿波罗任务宇航员的发病率几乎高出5倍。43%的阿波罗宇航员患上了CVD,尽管这个群体规模很小,因此这个估计值应持保留态度。

为了找出是深空辐射、微重力还是两者共同导致CVD发病率升高,研究人员将实验小鼠置于模拟的深空旅行中。抬高它们的后肢模拟微重力的影响,同时用铁离子照射它们来模拟深空辐射。

研究人员发现,是辐射而非微重力损害了血管内皮细胞——这会导致斑块形成,进而引发CVD。

注意事项

确定宇航员实际吸收了多少辐射是一个棘手的任务。该论文指出,在国际空间站的长期停留中,宇航员可能吸收的辐射剂量与阿波罗宇航员相似。为什么那些宇航员患CVD的几率没有比未去过太空的宇航员高呢?

作者列举了几种解释。首先,也许近地轨道剂量的估算有误。其次,在月球表面的活动可能使阿波罗宇航员暴露于散射的中子,而这些中子在侧面飞行器中没有显著的水平。最后,地球的磁场保护了近地轨道的宇航员免受较轻、低能粒子的影响,而月球和深空宇航员则会受到这些粒子的撞击。

论文指出

> 虽然目前尚不确定吸收剂量的不同是否可以解释这里报告的月球CVD死亡率升高,但同样难以忽视这种可能性。

这对火星探险者意味着什么?

“在阿波罗时代,船体材料和飞船的建造方式就大不相同了,”格洛布斯说。“所以我确实认为已经取得了实质性的进步。”

她说,科学家们在理解和预测辐射方面也做得更好,这样,如果太阳爆发了突然的太阳粒子爆发,空间站乘员就可以撤离到安全区域。

尽管如此,NASA已将辐射确定为载人火星任务的主要挑战之一,并且航天机构仍在努力寻找保护宇航员免受其致命影响的方法。辐射屏蔽,甚至可能是一种防辐射的防晒霜,有一天可能会让前往火星的道路稍微安全一些。

 

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