Радиация — одна из самых опасных угроз для человека в космосе и одна из самых сложных для моделирования здесь, на Земле. Риск для здоровья человека значительно возрастает, когда астронавты выходят за пределы нижней околоземной орбиты (НОО) за пределами магнитосферы.
Магнитосфера защищает Землю от событий, связанных с солнечными частицами (SPE), излучения Солнца и галактических космических лучей (GCR), создаваемых осколками сверхновой. Частицы излучения, такие как ионы, могут быть опасны для людей, потому что они могут проходить через кожу, выделяя энергию и повреждая клетки или ДНК на своем пути. Это повреждение может увеличить риск заболеваний в более позднем возрасте или вызвать лучевую болезнь во время миссии.Радиация может вызвать повреждение центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и системы кровообращения космонавтов.
Имеются данные, свидетельствующие о том, что люди, подвергшиеся воздействию больших доз радиации в результате лучевой терапии, испытывают когнитивные и поведенческие изменения, и недавние исследования показывают, что эти риски могут возникать при более низких дозах ГКЛ, создавая возможный риск для эксплуатации космического корабля. Переменные космической среды (например, микрогравитация, CO2, недостаток сна и т. Д.), Которые вызывают стресс, могут взаимодействовать с радиацией синергетическим образом, усугубляя воздействие.
Благодаря недавним обновлениям NSRL НАСА улучшило свою способность понимать влияние радиации на организм. Наиболее заметные обновления были внесены в симулятор GCR, который недавно был отмечен в ScienceDirect.
«Существует множество исследований острых эффектов радиационного облучения, но очень мало исследований о скрытых эффектах, и последнее более похоже на последствия для здоровья, ожидаемые от длительного космического полета», — Лиза Карнелл, доктор философии, руководитель отдела медицинских контрмер для НАСА по космической радиации. сказал. «Представьте, что траектории ионов подобны дождю; иногда бывает ливень (событие с солнечными частицами), а иногда — легкий дождь или сильные редкие капли (аналогично галактическому космическому излучению). С помощью обновлений мы можем моделировать различные типы ионного дождя. с несколькими типами ионов последовательно по сравнению с ионами только одного типа за раз ».
Обновления GCR позволяют исследователям быстро переключать типы ионов и их энергоемкость. Для поддержки этих улучшений были добавлены программные средства управления, позволяющие плавно перемещаться от цели к цели.
Система охлаждения в одном из источников электронно-лучевых ионов или магнитов EBIS была модернизирована для работы с более высокими токами энергии. Кроме того, новые датчики были установлены в двух магнитах канала луча, чтобы ускорить изменение настроек.
До этих обновлений переключение пучков излучения в NSRL было непростым и эффективным процессом. Изначально лаборатория была спроектирована так, чтобы использовать ионы ускорителя Brookhaven Booster, который производит все виды ионов в диапазоне энергий. Теперь переключение типа и энергии ионов можно осуществить за считанные минуты.
Проводятся более реалистичные исследования и испытания противодействия радиации, поскольку исследователи могут лучше моделировать космическую среду.Улучшение энергии луча позволяет охватить большую часть спектра ГКЛ. Более крупный луч позволяет излучать сразу несколько образцов и увеличивает производительность и эффективность.
Точный контроль также увеличивает точность доставки дозы. Равномерность интенсивности поля излучения также снижает неопределенность в доставке дозы.
Это приводит к более точной среде тестирования для исследователей НАСА, которые разрабатывают различные типы защитных материалов для защиты астронавтов от радиации. Исследователи HRP могут использовать эту технологию для тестирования образцов тканей, что позволяет принимать меры противодействия молекулярному повреждению.
Исследователи рака также могут изучить различные методы лечения тяжелых ионов для уничтожения опухолей. NSRL — одна из немногих лабораторий в Соединенных Штатах, способных внести свой вклад в исследования тяжелой ионной радиотерапии. Пользователи из НАСА, национальных лабораторий и более 50 институтов и университетов в США, Европе и Японии тестируют медицинские, биологические и физические образцы, используя линию ионного пучка NSRL.Поскольку НАСА готовится отправлять людей дальше и дольше, чем когда-либо прежде, исследования космической радиации продолжают углублять наше понимание рисков для человеческого организма.
Новаторские исследования на Земле необходимы для поддержки инновационных исследований в космосе. А если наступит черный день, НАСА будет готово.Программа НАСА по исследованиям человека (HRP) посвящена поиску лучших методов и технологий для обеспечения безопасных и продуктивных полетов человека в космос. HRP позволяет исследовать космос за счет снижения рисков для здоровья и производительности человека с помощью наземных исследовательских центров, Международной космической станции и аналоговой среды.
Это приводит к разработке и реализации программы, ориентированной на: стандарты здоровья, производительности и пригодности для жизни человека; меры противодействия и решения по снижению рисков; и передовые технологии обеспечения обитаемости и медицинской поддержки. HRP поддерживает инновационные научные исследования на людях, финансируя более 300 исследовательских грантов уважаемым университетам, больницам и центрам НАСА для более чем 200 исследователей в более чем 30 штатах.