Suplanuotos misijos į Mėnulį, pradedant nuo jau sėkmingai pasibaigusios „Artemis 1“, sukurs daug mėnesių truksiančio žmonių gyvenimo mūsų palydovo paviršiuje pagrindą. Būsimos bazės suteiks unikalias galimybes bandyti technologijas, spręsti Mėnulio praeities ir dabarties mįsles, ieškoti vandens ir taip toliau.

Tačiau, kol mūsų mokslinė fantastinė Mėnulio bazė taps realybe, astronautams paviršiuje teks atlikti daugybę vietovės tyrimo, statybos ir žaliavų gavybos užduočių. Ir visus juos veiks kosminė radiacija.

Nuo 1968 iki 1972 metų tuzinas „Apollo“ programos astronautų nusigavo iki Mėnulio ir grįžo atgal. Tačiau visos šios misijos buvo trumpos — ilgiausia netruko nė dviejų savaičių, tęsėsi apie 12 parų. Nors palydovas pasiektas jau prieš daug dešimtmečių, kosminės radiacijos poveikis lig šiol menkai ištirtas, o suprasti jos poveikį žmogaus organizmui, rengiantis daug mėnesių truksiančioms misijoms – gyvybiškai svarbu.

Bombardavimas galingomis dalelėmis

Žemės magnetinis laukas ir atmosfera gina ją nuo pavojingo spinduliavimo ir išsaugo gyvybę planetoje. Tuo tarpu išoriniai pasauliai, į kuriuos nusitaikė žmonija, palyginus su tuo, neįtikėtinai priešiški. Netgi viena valanda be tinkamos apsaugos gali būti mirtina, nes per žmogų nuolat lekia elektringos dalelės. Tai apniaukia būsimų tyrimų paveikslą.

Netgi Mėnulis — pavojinga dykuma be atmosferos ir nepasaugota nuo radiacinio Saulės spinduliavimo. Be to, palydovo paviršiuje astronomus veikia ir kiti spinduliavimo šaltiniai.

Visų pirma reikėtų išnagrinėti galaktinius kosminius spindulius, kuriuos skleidžia giliajame kosmose sprogstančios žvaigždės. O dar yra ir dalelės, susiformavusios, Mėnulio gruntą veikiant energingoms Saulės dalelėms ir galaktiniams kosminiams spinduliams. „Saulės dalelės ne tokios energingos, kaip galaktinių kosminių spindulių, tačiau vykstant Saulės žybsniams, dalelių srautas gali būti daug galingesnis už galaktinių kosminių spindulių srautą“, — sakė Robertas F. Wimmer-Schweingruberis iš Kylio universiteto Vokietijoje.

1972 metų rugpjūtis tapo ypatingu kosmonautikos istorijos mėnesiu. Intensyvių Saulės blyksnių serija su pertraukomis tęsėsi kiek ilgiau nei savaitę. Saulės blyksnis — elektringų dalelių išmetimas iš turbulentiško Saulės paviršiaus. Pagal pavojingumą nuo mažiausio iki didžiausio yra penkios šio įvykio pavojingumo klasės: A, B, C, M ir X. Intensyvi, X klasės žybsnio sukelta 1972 metų Saulės audra susiformavo iš Saulės dėmės MR 11976.

„Apollo-16“ ekipažas Žemėn sugrįžo balandį, o paskutinį, „Apollo-17“ skrydį, buvo planuojama atlikti gruodį. Potencialios katastrofos pavyko išvengti. Mėnulio paviršiuje išsilaipinę astronautai būtų žuvę nuo radiacijos, o Saulės žybsnis jautėsi ir Žemėje — jis sutrikdė energijos ir komunikacijų tinklus keliose Šiaurės Amerikos vietovėse.

Pavojingas „pasivaikščiojimas“

Kosminė radiacija pavojų kelia ne tik Mėnulio paviršiuje, bet ir keliaujant lig jo ir atgal. Žemę juosia pavojingos radiacijos zonos, Van Aleno žiedas, sudarytas iš planetos magnetinio lauko sugautų elektringų dalelių. Kuo ilgiau užtrunkate šiuose žieduose, tuo didesnė radiacinio apsinuodijimo rizika.

Yra du radiaciniai žiedai. Pirmasis prasideda 600 km aukštyje ir driekasi iki 6000 km. Antroji mirtina sritis plyti aukštyje nuo 10 000 iki 65 000 kilometrų virš Žemės paviršiaus. Pastarosios intensyvumas didėja su Saulės audromis. Laimei, kosminės stoties šie žiedai neužkliudo – ji skrieja žemoje, 408 kilometrų aukščio orbitoje. Visgi, nors link Mėnulio skriejančiuose erdvėlaiviuose yra ekipažo apsauga, mirtinų dalelių srautas gali prasiskverbti vidun.

O kaipgi ankstesnėms „Apollo“ misijoms pavykdavo judėti per šias pavojingas zonas? Čia svarbiausia greitis. Ankstesnės „Apollo“ misijos skriejo siaura trajektorija, kad būtų išvengiama radioaktyviausių žiedo dalių, ir jis būdavo praskriejamas itin greitai. Mokslininkai nustatė optimalų erdvėlaivio su ekipažu greitį, maždaug 25 000 km/h, ir bendrai šios zonos būdavo praskriejamos per 68,1 minutes.

Radioaktyvios kepimo mielės

Radiacijos baimė niekur nedingo ir naujojoje kosmoso eroje. Ir mums reikia naujų sprendimų. „Artemis-1“ misijos erdvėlaivyje buvo manekenai ir atliekami kiti biologiniai eksperimentai, kuriais tirtas radiacijos poveikis.

Šiuo eksperimentu stengiamasi nušviesti sudėtingas mįsles, susijusias su kosmine radiacija. Kaip elektringos dalelės veikia žmogaus ląstelių DNR ir audinius? Kokiu lygiu DNR pažeidžiama? Kokie genai atsparūs radiacijai?

Kaip aiškina NASA biologas Peteris Guida, DNR bazės (adeninas, guaninas, citozinas ir timinas) irgi gali būti nokautuotos. Ląstelė šiuos pažeidimus pasistengs ištaisyti. Kartais tai pavyksta, kartais ne, o kartais jos gali būti ištaisytos neteisingai. Neteisingai ištaisyti genai gali mutuoti, ir bėgant laikui, tokios mutacijos gali sukelti vėžį.

Siekiant ištirti šį radiacijos pažaidos kaupimąsi, sužymėtų mielių ląstelių rinkinys buvo susiųstas iki Mėnulio ir atgal. Manoma, kad jos galės augti ir dalintis visos misijos metu po to, kai bandiniai bus paleisti į kosmosą ir nuotoliniu būdu aktyvuoti vandeniu.

Erdvėlaiviui Orion grįžus į Žemę, Birtų Kolumbijos universiteto mokslininkai mėginius ištirs laboratorijoje. Kai tik genai bus identifikuoti, jie galės šią informaciją panaudoti kurti radiacijos poveikį atlaikyti padedančius vaistus ar gydymo metodus padėsiančius atlaikyti radiacijos poveikį ir sumažinti nepageidaujamas pasekmes sveikatai.

Dar viena biologijos tolimame kosmose tyrimo misija, nugabens daugiau mielių pavyzdžių į orbitą aplink Saulę maždaug po 6-9 mėnesių. Tai BioSentinel — batų dėžės dydžio kubsatas, — kuris buvo iškeltas per „Artemis-1“ misiją. Eksperimente naudojamas naujas biosensorius, skirtas tirti gyvų mielių ląstelių reakciją ir adaptaciją į ilgą radiacijos poveikį. Mokslininkai eksperimentą stebės tiesiogiai, per NASA Tolimojo kosmoso ryšio tinklą.

Kaip sužinoti, kad jau per daug?

1972 metų Saulės audra kartais naudojama kaip atskaitos taškas, vertinant galimas astronautų siuntimo į Mėnulį pasekmes. Gavę tokią mirtiną radiacijos dozė, jie mažų mažiausiai užsidirbtų spindulinę ligą.

NASA duomenimis, Žemėje žmogaus standartinė apšvita yra apie 0,0036 Sv/m (0,36 rad). „Apollo“ astronautai gavo vidutinę 0,38 rad odos apšvitą, kas atitinka dvi kompiuterines galvos tomografijas. Maksimali „Apollo-14“ misijos dalyvių odos apšvita siekė 1,14 rad. Visa tai misijoje, trukusioje ne daugiau, nei 12 parų.

Per ilgesnę misiją paros radiacijos dozė Mėnulio paviršiuje gali būti gerokai didesnė – ir Žemėje kiekybiškai jos išmatuoti neįmanoma. Reikiamus duomenis mokslininkai rinko Kinijos nusileidimo modulyje „Chang'e 4“ sumontuotu LND prietaisu (Lunar Lander Neutron and Dosimetry). Juo pirmą kartą istorijoje buvo išmatuotas radiacijos lygis Mėnulyje.

Išankstiniais vertinimais, skafandrus vilkinčius astronautus veiks maždaug 60 mikrosivertų per valandą (µSv/h) radiacija. Bendrai apšvitos lygis gali būti 150 kartų didesnis, nei Žemėje.

Ar kada susimąstėte koks leidžiamos kosminės radiacijos poveikio žmogui lygis?

„Iš tiesų to nežinome, — sako LND tyrimo bendraautorius daktaras Wimmeris. — Kol kas neturime darbo tolimame kosmose patirties, negana to, radiacija mūsų kūną ir skirtingas jo dalis veikia skirtingai“.

Moters kūnas – pažeidžiamesnis

Neapsaugotiems astronautams dažniau kyla tiek ūmios, tiek ir lėtinės sveikatos problemos, tokios, kaip katarakta ir širdies ligos. Be to, jiems gali kilti trumpalaikė spindulinė liga ir padidėti vėžio išsivystymo rizika.

Atsižvelgdama į žmogaus amžių ir lytį, NASA įvertino leidžiamo radiacijos poveikio ribas per astronauto karjerą. Manoma, kad jos pradžioje astronautams radiacija sukelia didesnę riziką, nei vėlesniais metais. Tyrimai parodė, kad moteris radiacija žeidžia stipriau.

„Moterims rizika susirgti vėžiu dėl radiacijos gerokai didesnė dėl papildomos pieno liaukos vėžio rizikos (viena iš didžiausių), kiaušidžių ir gimdos vėžio. Vyrams prostatos vėžio rizika dėl radiacijos padidėja, visgi letalumas gan žemas“, — rašo radiologinės biologijos ekspertas, Nevados universiteto Las Vegase profesorius Francis Cucinotta.

Būtent todėl NASA pirmą kartą atliko eksperimentą, kad suprastų radiacijos poveikį moters organizmui. Jo reikšmė lemiama, nes agentūra ketina į Mėnulį siųsti astronautę.

Juose buvo išdėstyti 34 detektoriai ir daugiau nei 5000 jutiklių matuoti radiacijos lygį Orion skrydžio metu. Iš epoksidinės dervos pagaminti manekenai kopijuoja suaugusios moters kaulus, minkštuosius audinius ir organus.

Zohar manekenas apvilktas naujutėle AstroRad radiacine liemene. Jos pagrindinis tikslas — apsaugoti jautrius organus nuo Saulės skleidžiamų dalelių. Šiuo bandomuoju skrydžiu mokslininkai daugiau sužinos apie liemenės efektyvumą, o lygindami manekenus – kaip ji apsaugo vidaus organus. Eksperimentas pavadintas Matroshka AstroRad Radiation Experiment (MARE). Orion radiacijos jutikliai kontroliavo atitinkamus spinduliavimo lygius viso skrydžio metu, o ypač tose vietose, kur jis aukščiausias.

Tikimasi, kad šio eksperimento rezultatai bus publikuoti artimiausiu metu.

Mėnulio apsauga

Orion buvo sukurtas apsaugoti tiek žmones, tiek įrangą, netgi blogiausiomis sąlygomis. Daiktų maišelis, ar kita erdvėlaivyje surasta medžiaga gali būti panaudota kosminiame laive sukurti laikiną priedangą nuo radiacijos.

Pasak NASA, ekipažui gali tekti apsistoti šioje priedangoje mažiausiai dieną. Dėvint priešradiacines liemenes, netgi tokie ekstremalūs kosminiai orai nesukliudytų astronautams atlikti „kritines užduotis“.

Aukšto Saulės aktyvumo periodais astronautai potencialiai gali pasistatyti apsaugotą gyvenimo aplinką, naudodami vietinius resursus, Mėnulio gruntą ir akmenis. Pavyzdžiui, maždaug metro storio sienas būtų galima pastatyti iš 3D spausdintuvais sukurtų statybinių blokų iš Mėnulio grunto (regolito).

„Dar vienas būdas pastatyti apsaugotą gyvenamąją erdvę — tiesiog „užberti gruntą“ ant tvirtos konstrukcijos, galinčios išlaikyti jo svorį“, — siūlo daktaras Wimmeris. Be to, Mėnulyje praleidžiant daugiau nei mėnesį, būtų naudinga prognozuoti kosminius orus ir skelbti išankstinius audros įspėjimus.

Pirmoji „Artemis“ programos misija baigėsi visai sėkmingai, ir jau laukiame įvairių eksperimentų rezultatų publikavimo. Jei vėlesnės pilotuojamos misijos irgi pasiseks, netrukus NASA pradės rengtis kitam radiaciniam iššūkiui žmonijai: Marsui.

Arthur Lebedev
thealphacentauri.net