【博科园-科学科普】当涉及到火星和太阳系其他遥远地方的计划任务时，辐射带来的威胁已经变成了一大难题。无论是NASA提议的“火星之旅”，SpaceX计划定期飞往火星，或其他任何计划，将载人飞行任务发送到近地轨道之外(LEO)，长期暴露在太空辐射中，这是一个不可否认的问题。
火星基地营地的概念图，当火星任务开始时，最大的风险之一就是太空辐射。图片：Lockheed Martin
但正如老话所说，对于每一个问题，都有一个解决方案，更不用说需要是发明之母。美国国家航空航天局(NASA)人类研究项目的代表最近指出的那样：太空辐射带来的挑战不会阻止该机构的勘探目标。在辐射屏蔽和旨在减缓辐射的努力之间，NASA计划继续执行任务到火星和更远的地方。
自太空时代开始以来，科学家们已经了解了地球磁场之外，空间是如何被辐射渗透的。这包括银河宇宙射线(GCRs)、太阳粒子事件(SPEs)和范艾伦辐射带，其中包括被困的空间辐射。在国际空间站也知道了很多，它继续提供研究暴露在太空辐射和微重力环境下的影响的机会。
地球周围和周围的磁场和电流都会产生复杂的作用力，对日常生活产生不可估量的影响。图片：ESA/ATG medialab
例如尽管它在地球磁场中运行，宇航员接受的辐射量是地球上平均水平的十倍。美国国家航空航天局(NASA)可以通过建议他们在空间站更严格的保护区域(如俄罗斯建造的Zvezda服务模块或美国建造的命运实验室)寻求庇护，来保护船员免受SPEs的影响。
然而GCRs更像是一个挑战。这些能量粒子主要由高能质子和原子核组成，可以来自我们银河系的任何地方，甚至可以穿透金属。更糟的是，当这些粒子穿过材料时，它们产生了粒子的级联反应，将中子、质子和其他粒子发送到各个方向。
这种“二次辐射”有时比GCRs本身更危险。最近的研究表明，它们对活体组织构成的威胁也会产生连锁效应，对一个细胞的伤害可以传播给其他细胞。正如NASA HRP的太空辐射元素科学家Lisa Simonsen博士解释的那样：“人类前往火星的最具挑战性的部分之一是辐射暴露的风险，以及暴露在辐射和长期健康后果中的风险。”这种电离辐射通过活体组织传播，沉积能量导致DNA结构损伤，并改变许多细胞过程。
为了解决这一风险，NASA目前正在评估各种材料和概念，以保护船员不受GCRs的影响。这些材料将成为未来深空任务的组成部分。涉及这些材料的实验以及它们在运输车辆、生境和宇航服上的结合，目前正在NASA空间辐射实验室(NSRL)进行。
与此同时NASA也在研究药物对抗措施，这可能比辐射屏蔽更有效。例如碘化钾、二乙基三胺五酸(DTPA)和被称为“普鲁士蓝”的染料几十年来一直用于治疗辐射疾病。在长期的任务中宇航员可能需要每天服用辐射剂量来减轻辐射。
太空辐射探测和减缓技术也正在NASA的先进勘探系统部门开发。其中包括“猎户座”飞船的混合电子辐射评估器，以及国际空间站的一系列个人和操作的剂量计。还有一些现有的仪器，预计将在载人火星任务开始时发挥重要作用。
谁能忘记辐射评估探测器(RAD)，这是首批送往火星的仪器之一，目的是为了告知未来人类探索的努力。该仪器负责识别和测量火星表面的辐射，是由与火星大气和表面相互作用的宇宙射线产生的空间或二次辐射所产生的辐射。
研究人员正在为运输车辆、栖息地和宇航服开发屏蔽概念，以保护未来宇航员踏上火星之旅。图片：NASA
由于这些和其他的准备工作，美国宇航局的许多人自然希望太空辐射的风险能够并将得到解决。美国国家航空航天局(NASA)的人类探索战略分析负责人帕特·特尔比曼(Pat Troutman)在最近的NASA新闻发布会上说：有些人认为辐射会阻止NASA派人去火星，但这并不是目前的情况。”当我们增加各种缓解措施时，我们乐观地认为，这将会使一个健康的船员成功地完成火星任务，在他们返回地球后将会活得很长很有成效。
科学家还参与了对空间天气的持续研究，以开发更好的预测工具和对策。最后，但并非最不重要的是，多个组织正在寻求开发更小、更快的航天器，以减少旅行时间(因此，暴露于辐射中)。综上所述，所有这些策略都是长期太空飞行到火星和整个太阳系其他地点所必需的。
当然还需要做大量的研究，才能确定火星和其他地方的载人飞行任务是安全的，或者至少不会造成任何无法控制的风险。但事实上NASA正忙于从多个角度解决这些需求，这表明他们在未来几十年里将如何看待这一任务。
对星际宇宙飞船接近火星的概念图，图片：SpaceX
我们现在最好的选择就是在火星上扩大人类的长期存在，已经找到了维持人类生存的宝贵资源，比如地表以下的水冰，以及过去的地质和气候证据，火星曾经有适宜生命的条件。我们对火星的了解将告诉我们更多关于地球的过去和未来，并可能帮助我们回答生命是否存在于我们的星球之外。
除了美国国家航空航天局(NASA)，中国国家航天局(CSNA)也表达了对火星任务的兴趣，可能在20世纪40年代到20世纪60年代之间。虽然欧洲航天局(ESA)并没有积极的计划将宇航员送上火星，但他们认为建立一个国际月球村是朝着这个目标迈出的重要一步。
除了公共部门之外，像SpaceX这样的公司和像MarsOne这样的非营利组织也在研究保护和减轻太空辐射的可能策略。埃隆·马斯克(Elon Musk)一直对他计划在不久的将来使用星际运输系统(也称BFR)定期前往火星的计划表示强烈的意见，更不用说在这个星球上建立一个殖民地了。
Baas Landsdorp已经指出，他建立的建立在火星上的人类存在的组织将会找到方法来解决辐射带来的威胁，不管麻省理工的一份报告说什么!无论面临怎样的挑战，都不缺少希望看到人类去火星的人，甚至可能还呆在那里!
参考：NASA
作者：Matt Williams
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
