太空中的辐射对宇航员的重要影响

原文来自《Astronomy》12月刊,作者Bob Berman,翻译者:张滨泓

radiation.jpg

     我们的宇宙中到处充满了辐射,这里的辐射我指的是亚原子粒子,换种方式表达也就是波长较短的电磁波。为什么辐射要专指短波辐射呢?因为像可见光或者无线电波这类长波辐射对人体是无害的,它们不会破坏人体的基因也不会导致癌症,但是短波辐射则会穿透我们的身体,像伽马射线和X射线,它们会使原子分裂,会破坏分子结构,从而改变人体的基因结构,因此对人体是有害的。

   这些短波辐射在宇宙中无处不在,银河系以及河外星系中的超新星爆发无时不刻在向太空中发射各种高能宇宙射线,我们的太阳在强烈的太阳风暴期间也会向外抛射各种高能射线。幸运的是,我们的地球具有足够厚实的大气层,这层大气帮我们抵挡了大部分宇宙辐射。

   定量辐射的单位有很多,例如伦琴、格雷、西韦特、拉得、雷姆等,但在这篇文章中为了更好地理解辐射的影响,我将统一使用“毫雷姆”作为辐射单位。地球上的人们每年平均接受360毫雷姆的辐射,这些辐射中有大于80%是来自于自然界。有些辐射来源会造成显著的危害,比如从地底下渗透到地下室中的辐射气体,这类气体比较著名的就要属氡气了。另外一些辐射来源例如烟雾报警器,其辐射量就很小但是也可以测量出来。不过“辐射”这个词常常造成公众的误解和不必要的惊慌,其实大家可以想一想其实你在吃香蕉的过程中受到一根香蕉的辐射(0.01毫雷姆)是要比居住在距离核电站80公里远处的地方每年受到的辐射(0.009毫雷姆)来得大的。

   当社会上到处都在流传着辐射的各种危害的时候,其实科学家们是在讨论是否低剂量的辐射也会造成危害。不过现实表明居住在青藏高原和秘鲁高原的人们并没有因为高原地区辐射量的增加而导致更高的白血病犯病率,但是飞行员和空乘人员——他们工作的高度更高——其比我们普通人患上癌症的的风险要大1%。

   在现实生活中,你的确是可以改变某些行为而减少辐射的摄入量,比如较少呆在地下室里或者看病的时候要求医生尽量使用CT而不是X光透视检查你的身体,不过要知道这些行为所减少的辐射摄入量并不会真的就改变了什么,更多的是给人一种心理安慰而已。

   其实,人类有史以来真正离开了地球大气层和磁层保护圈的人只有24人,他们就是1969年到1972年7次阿波罗登月计划的宇航员们。在登月过程中,这些宇航员均报告他们每分钟均能看到一次闪光或者是光痕,其实他们看到的就是宇宙射线不断地穿透他们的大脑。

   阿波罗登月计划的宇航员都是幸运的,因为他们并没有在离开地球磁层保护的9天中碰上太阳风暴爆发。其实那个时候科学家们并不知道太阳风暴对宇航员的重要影响,因为太阳日冕物质抛射(CMEs)直到1971年才被发现,此时离阿姆斯特朗和奥尔德林首次登月已经过去了两年。

   如果说持续一周的月球漫游是充满了风险的,那么持续一年的火星旅行则可能是致命的,火星没有全球磁场,火星大气也很薄,因此它并不能像地球那样给人们提供一个安全的保护层。好奇号火星车在去年8月已经登上了火星表面,它携带了一台辐射监测仪用来监测火星车内部所受到的辐射量,这将给我们地球上的科学家提供载人登陆火星风险的经验。

   经过监测,辐射结果并不是很乐观。美国西南研究所的Cary Zeitlin根据监测结果告诉我们:“在火星上旅行所接受的辐射量相当于每五到六天进行一次全身的CT检测。”这样的辐射量将是广岛原子弹爆炸中的幸存者所经历的核辐射的24倍以上。

   宇宙射线大部分都是具有高穿透力的粒子,仅仅靠宇宙飞船的外壳是阻挡不了它们的。Cary Zeitlin告诉我们:“飞行在宇宙空间中的载人飞船或许可以帮助阻挡来自太阳的粒子流,但是对于高能宇宙射线那是速手无策,即使铝制的飞船外壳厚达一英尺,这都无法改变人体接受的辐射剂量。”

   根据好奇号上辐射计的数据显示,未来登陆火星的宇航员在整个行程中所接受的辐射量将会是66240毫雷姆,这是地球上的人们184年所接受的辐射量的总和,这样的辐射量将使得宇航员罹患癌症的风险增大3-4%。尽管如此,这样的辐射量还没有算上太阳风暴以及火星表面辐射的影响。

   这个问题必须得到解决,否则人类就根本谈不上长时间的深空旅行。不过近期的研究带给了我们乐观的消息,科学家们发现塑料能比金属更有效地抵挡辐射。虽然辐射对人们并不具有直接的杀伤力,但是会给人造成终身的烦恼,因此未来的宇宙旅行必须要给宇航员提供一个安全的庇护所。

   总而言之,载人登陆火星,我们需要做的事情还有很多。


/ 0 Comment

Link
Powered by emlog.Written by sinkery.

Designed by Beagle3
感谢国家天文台LAMOST项目组提供网络空间
京ICP备05002854号

无觅关联推荐,快速提升流量