مشخص است که فضانورد اسکات کلی یک سال تمام را در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS)، در حدود 400 کیلومتری بالای زمین گذراند. و همکارش در ناسا، کریستینا کخ، تقریباً به همان اندازه “در ایستگاه” گذراندند. هر کدام با ماهیچه های کمی آتروفی شده به زمین بازگشتند و سایر اثرات مضر فیزیولوژیکی از اقامت طولانی مدت آنها در گرانش نزدیک به صفر. اما خطر موذی‌تر دیگری مسافران فضایی را تهدید می‌کند، به‌ویژه آنهایی که از مدار پایین زمین جسارت می‌کنند.
فضا مملو از تشعشعات نامرئی اما مضر است که بیشتر آنها از ذرات پرانرژی پرتاب شده از خورشید یا از پرتوهای کیهانی ایجاد شده توسط رویدادهای اخترفیزیکی شدید در جهان می آیند. چنین تشعشعی می تواند به DNA بدن و سایر دستگاه های حساس سلولی آسیب برساند. و آسیب به نسبت قرار گرفتن در معرض افزایش می یابد، که به طور چشمگیری فراتر از پیله محافظ جو و میدان مغناطیسی زمین است (مانند سفرهای ادعایی به ماه یا مریخ). با گذشت زمان، آسیب سلولی انباشته شده به طور قابل توجهی خطر ابتلا به سرطان را افزایش می دهد.
برای رسیدگی به این وضعیت، به درخواست ناسا، تیمی از دانشمندان برجسته سازماندهی شده توسط آکادمی ملی علوم، مهندسی و پزشکی گزارشی را در ماه ژوئن منتشر کردند. توصیه می کند که آژانس فضایی محدودیتی در حداکثر مدت زمان شغلی اتخاذ کند 600 میلی سیورت برای تشعشعات کیهانی که فضانوردان می توانند دریافت کنند. سیورت واحدی است که میزان تابش جذب شده توسط فرد را با در نظر گرفتن نوع تشعشع و تأثیر آن بر اندام ها و بافت های خاص بدن اندازه گیری می کند و معادل یک ژول انرژی به ازای هر کیلوگرم جرم است. دانشمندان معمولاً از مقدار کمتر (اما هنوز کاملاً قابل توجه) میلی سیورت یا 0.001 سیورت استفاده می کنند. به عنوان مثال، موز حاوی مقادیر کمی ایزوتوپ های رادیواکتیو طبیعی است، اما برای جذب یک میلی سیورت، فرد باید 10000 موز را در عرض چند ساعت بخورد.
هر عضو فعلی بدنه فضانوردان ناسا در طول مدتی که در مدار است کمتر از 600 میلی‌سیورت دریافت کرده است و بیشتر آنها، از جمله کوخ، بسیار کمتر دریافت کرده‌اند و بنابراین می‌توانند با خیال راحت به فضا بازگردند. اما یک سال حضور در ایستگاه فضایی بین‌المللی همچنان آنها را در معرض تشعشعات بیشتری نسبت به ساکنان ژاپنی که در نزدیکی حوادث هسته‌ای فوکوشیما دایچی در سال 2011 زندگی می‌کردند، قرار می‌دهد.
هدویگ هریتساک، نویسنده اصلی این گزارش و رادیولوژیست در مرکز سرطان مموریال اسلون کترینگ در نیویورک، گفت: «همه در حال برنامه‌ریزی سفر به ماه و مریخ هستند» و این مأموریت‌ها می‌توانند در معرض تشعشعات بالایی باشند. او می‌گوید با استفاده از فناوری‌های فعلی که در پروازهای فضایی به اثبات رسیده‌اند، سفرهای طولانی مدت – به ویژه به سیاره سرخ – از آستانه پیشنهادی فراتر می‌رود.
این می تواند مشکل بزرگی برای برنامه آرتمیس ناسا باشد که به دنبال فرستادن فضانوردان به ماه برای آماده شدن برای سفرهای آینده به مریخ است. مشکل دیگر آژانس فضایی این است که داده‌های اپیدمیولوژیکی که از آن استفاده می‌کند، بیشتر از مطالعه طول عمر بازماندگان بمب اتمی ژاپن و همچنین تعداد انگشت شماری از فضانوردان و فضانوردانی که ماه‌ها یا حتی سال‌ها را در مدار پایین زمین گذرانده‌اند، به دست می‌آید. هریتزاک گفت، محدودیت فعلی تشعشعات فضایی ناسا، که در سال 2014 ایجاد شد، شامل یک ارزیابی خطر پیچیده برای مرگ و میر ناشی از سرطان است که به سن و جنسیت بستگی دارد، اما داده های مرتبط بیشتری مورد نیاز است. به عنوان مثال، در مطالعه بازمانده بمب اتمی، زنان بیشتر از مردان در معرض ابتلا به سرطان ریه بودند، که حاکی از آسیب‌پذیری بیشتر بر اساس جنسیت در برابر تشعشعات مضر است. هریتساک می گوید: «اما با دانشی که در حال حاضر داریم، می دانیم که نمی توانیم بین قرار گرفتن در معرض زیاد و قرار گرفتن در معرض مزمن مقایسه ای انجام دهیم. «محیط متفاوت است. عوامل بسیار متفاوتی وجود دارد.»
ناسا اکنون می خواهد استانداردهای خود را به روز کند که این آژانس در آستانه فرستادن فضانوردان بسیار فراتر از مدار پایین زمین است، جایی که به نظر می رسد مقادیر بیشتری از تشعشعات فضایی بیشتر از محدودیت های تعیین شده قبلی است. علاوه بر این، هریتساک می گوید که داشتن یک محدودیت تابش واحد و جهانی برای همه مسافران فضایی به دلیل سادگی آن از نظر عملیاتی مفید است. یک حد جهانی نیز می تواند به عنوان دیده شود نعمتی برای فضانوردان زنکه در سیستم قدیمی محدودیت کمتری نسبت به مردان داشتند و بنابراین از گذراندن روزها در فضا به اندازه همتایان مرد خود منع می شدند.
محدودیت جدید تشعشعات پیشنهاد شده توسط هریکاک و تیمش مربوط به خطرات برای تمام اندام های یک زن 35 ساله است، گروهی جمعیت شناختی که با توجه به تفاوت های جنسیتی در داده های بازماندگان بمب اتمی و این واقعیت که افراد جوان تر آسیب پذیرترین آنها هستند. خطر تشعشعات بالاتری دارند، تا حدی به این دلیل که زمان بیشتری برای ابتلا به سرطان دارند. هدف حداکثر تشعشع این است که یک فرد کمتر از 3 درصد خطر مرگ ناشی از سرطان را حفظ کند: به عبارت دیگر، با این حد تشعشع، انتظار می رود از هر 100 فضانورد حداکثر سه نفر در طول زندگی خود بر اثر سرطان ناشی از تشعشع بمیرند.
دیو فرانسیسکو از دفتر مدیر ارشد بهداشت و پزشکی ناسا گفت: ناسا از استانداردهایی برای تعیین محدودیت های قرار گرفتن در معرض پروازهای فضایی استفاده می کند تا از سلامت و عملکرد فضانوردان ناسا در طول و بعد از ماموریت محافظت کند. او اذعان می‌کند که در حالی که فضانوردان در مأموریت‌های مریخ از جو نازک مریخ بهره‌مند می‌شوند، که حفاظت محدودی را فراهم می‌کند، «ترانزیت در اعماق فضایی بالاترین سطح نوردهی را دارد».
این بدان معناست که سفرهای فضایی طولانی مدت بیشترین خطر را به همراه دارد. آ در سطح ماه بمانید برای شش ماه یا بیشتر – البته با فرض اینکه فضانوردان در نهایت آنجا باشند و بیشتر وقت خود را در زیستگاه های زیر سطحی سپری نکنند – نزدیک به 200 میلی سیورت نوردهی را شامل می شود که بیش از یک بازدید طولانی از ISS است. و فضانوردی که به مریخ سفر می کند در معرض آن قرار خواهد گرفت تابش حتی بیشتر. چه از طریق فرود روی ماه و چه از طریق پرواز مستقیم فضایی به سیاره سرخ رسیده باشند، ممکن است در طول مسیر قرار گرفتن در معرض تشعشعات قابل توجهی را تجربه کرده باشند. حتی قبل از اینکه به خانه برگردند، ممکن است از مرز 600 میلی‌سیورت عبور کرده باشند. کل سفر، که احتمالا چندین سال طول می کشد، می تواند بیش از 1000 میلی سیورت را شامل شود. هریتساک می‌گوید، اگر فضانوردان، نه فقط روبات‌ها، به مریخ فرستاده شوند، ناسا احتمالاً باید برای آنها معافیت درخواست کند، اگرچه روند دقیق دریافت معافیت هنوز مشخص نشده است.
پیشنهاد گزارش برای حداکثر تشعشع جدید خالی از انتقاد نیست. برای یک ماموریت به مریخ، یک زن 35 ساله دقیقاً در آن حد ممکن است بیش از 10 درصد احتمال مرگ را در 15 تا 20 سال داشته باشد. فرانسیس کوسینوتا، فیزیکدان دانشگاه نوادا، لاس وگاس و افسر سابق بهداشت پرتودرمانی در ناسا، می‌گوید: «برای من، این مانند بازی رولت روسی با خدمه است. با وجود مزایای احتمالی محدودیت‌های جدید برای فضانوردان زن، او نگران است که این خطرات به‌ویژه برای زنان جوان‌تر در فضا مشهود باشد.
برعکس، هریتساک می‌گوید، در درخواست محدودیت‌های جدید، ناسا سعی می‌کند محافظه‌کار باشد. آژانس‌های فضایی اروپا، کانادا و روسیه در حال حاضر حداکثر دوز مجاز بالاتری معادل 1000 میلی‌سیورت دارند، در حالی که محدودیت ژاپن بر اساس سن و جنس است، مانند ناسا فعلی، که عمدتاً به دلیل اتکای کلی به داده‌های بازماندگان بمب اتمی است.
اما بر خلاف کسی که در مجاورت یک انفجار هسته ای است، خطر برای فضانوردی که در معرض تشعشعات کیهانی قرار می گیرد طولانی مدت است، نه فوری. بدون محافظ مناسب (که معمولاً بسیار سنگین است و بنابراین پرهزینه است) هر روز که در فضا هستند شانس ابتلا به سرطان و همچنین بیماری قلبی عروقی، آب مروارید و آسیب به سیستم عصبی مرکزی کمی افزایش می یابد. در سلول های انسانی، تابش کیهانی می تواند هر دو رشته مارپیچ دوگانه مولکول DNA را بشکند. و در حالی که چند مورد از این قبیل ممکن است با خطرات بسیار محدودی همراه باشد، هر استراحت اضافی شانس ایجاد یک جهش مضر را افزایش می دهد که می تواند باعث سرطان شود.
با این حال، خوشبختانه بدن راه‌هایی برای ترمیم برخی از انواع آسیب‌های DNA دارد و می‌توان این ترمیم DNA را در فضا مطالعه کرد. یک مطالعه جدید نشان می دهد در مجله منتشر شده است PLUS ONE در پایان ماه ژوئن.
سباستین کریوز، یکی از بنیانگذاران رقابت دانش آموزی Genes in Space که جرقه تحقیقات و نویسنده مشترک این مقاله را برانگیخت، می گوید: «این آزمایش مجموعه ای از تکنیک ها را ایجاد کرد که قبلاً هرگز در محیط بسیار پیچیده ایستگاه فضایی بین المللی استفاده نشده بود. مطالعه. خود کخ با استفاده از سلول‌های مخمر روی ایستگاه فضایی بین‌المللی، این آزمایش را انجام داد، که می‌تواند پیشروی برای تلاش‌های آینده برای نظارت دقیق بر آسیب DNA و ترمیم سلولی در فضانوردان باشد.
علاوه بر فناوری پزشکی، سیستم‌های محرکه و محافظ برای محافظت در برابر تشعشعات کیهانی نیز احتمالاً پیشرفت خواهند کرد. به عنوان مثال، ذرات پرتاب شده از خورشید می توانند توسط چند سانتی متر آلومینیوم یا مواد دیگر مسدود شوند، اگرچه فضانوردان خارج از فضاپیمای خود یا خارج از ساختارهای ماه یا مریخ آینده آسیب پذیر خواهند بود. و آنها را نمی توان به راحتی در برابر منابع پرانرژی تشعشعات کیهانی، مانند یون های سنگین که از ستارگان در حال انفجار دور سرچشمه می گیرند، محافظت کرد.
در هر صورت، با توجه به اینکه اطلاعات کمی در مورد خطرات سلامتی انواع مختلف تشعشعات فضایی وجود دارد، در مقایسه با تشعشعاتی که در زمین با آن آشنا هستیم، محققان مطمئناً مطالعات بیشتری مانند این را برای محافظت از فضانوردان تا حد امکان ادامه خواهند داد. هریتساک می‌گوید: «من می‌توانم دقیقاً به شما بگویم که قرار است با سی‌تی‌اسکن چقدر در معرض قرار بگیرید، اما تابش کیهانی ابهامات زیادی دارد».
