Unter der Oberfläche der Aufregung um die Zukunft langfristiger Missionen in den Weltraum gibt es ein quälendes Problem. Die Auswirkungen der Strahlenexposition von Astronauten sind nicht vollständig geklärt, können jedoch von akuter Strahlenkrankheit (möglicherweise nach einem intensiven Sonnensturm während des interplanetaren Transits) bis hin zu allmählichen Zellschäden reichen, was das Krebsrisiko bei Langzeitmissionen erheblich erhöht. Was können wir also dagegen tun? Die Menschheit ist sehr anpassungsfähig und einige Gegenmaßnahmen werden allmählich umgesetzt. (Und ja, die russischen Weltraumaffen könnten vielleicht helfen…)
Das Problem tritt auf, wenn Menschen die Schutzdecke des Erdmagnetfelds verlassen. Die Magnetosphäre wirkt wie ein riesiges, unsichtbares Kraftfeld und lenkt die meisten schädlichen hochenergetischen Partikel ab, die von der Sonne abgefeuert werden. Alles, was diese Barriere durchdringt, wird von unserer dichten Atmosphäre schnell absorbiert. Selbst in großen Höhen und in einer niedrigen Erdumlaufbahn können Astronauten geschützt werden (obwohl die Umgebungsstrahlung dort oben weitaus höher ist als hier unten). Wenn wir also davon sprechen, andere Planeten zu kolonisieren und Astronauten immer weiter in den Weltraum zu schicken, wird die Strahlenexposition zu einem größeren Risiko.
Eine unmittelbare Sorge ist, dass Astronauten in einen Sonnensturm geraten könnten, bei dem die Sonne (normalerweise um das Sonnenmaximum herum) riesige Wolken hochenergetischer Protonen ausstößt. Wenn der Sturm stark genug ist, können den Männern und Frauen im Weltraum enorme Strahlungsdosen zugefügt werden. Ungefähr eine Dosis von 500 Rad oder mehr tötet einen Menschen in zwei bis drei Stunden, und eine geringere Dosis kann eine akute Strahlenkrankheit verursachen. Strahlenkrankheit kann in Wochen tödlich sein, wenn der Astronaut keine dringende medizinische Versorgung erhält. Wie wäre es mit den langfristigen, allmählichen Auswirkungen einer längeren Exposition gegenüber überdurchschnittlichen Strahlendosen? Dies ist ein Bereich der Weltraummedizin, den wir noch nicht vollständig verstehen.
In neuen Forschungen des Lombardi Comprehensive Cancer Center am Georgetown University Medical Center kann die energiereiche Natur der Strahlung im Weltraum zu vorzeitigem Altern und anhaltendem oxidativem Stress in Zellen führen. Dies deutet auch darauf hin, dass Astronauten ein höheres Risiko für Krebserkrankungen wie Darmkrebs als normal riskieren, wenn sie Strahlung mit „hohem linearen Energietransfer“ (LET) ausgesetzt werden. LET-Strahlung besteht aus den von der Sonne emittierten hochenergetischen Protonen, die kleine Gewebebereiche stark schädigen.
“Eine absichtliche oder zufällige Strahlenexposition ist während unseres Lebens unvermeidlich, aber mit Plänen für eine Mission zum Mars müssen wir mehr über die Natur der Strahlung im Weltraum verstehen. Derzeit gibt es keine schlüssigen Informationen zur Abschätzung des Risikos für Astronauten.”- Kamal Datta, M.D., Assistenzprofessor bei Lombardi und Hauptautor.
Mit der NASA-Projektkonstellation am Horizont lag ein Schwerpunkt auf den Langzeiteffekten interplanetarer Strahlung. Letztendlich zielt dieses Projekt darauf ab, Menschen zum Mond und zum Mars zu schicken, aber es gibt starke Anzeichen dafür, dass Astronauten einem erhöhten Krebsrisiko und einer verkürzten Lebensdauer ausgesetzt sein werden, einem massiven Hindernis für eine mehrmonatige Mission oder einer blühenden Protosiedlung.
Hier helfen uns die Labormäuse. Die Menge an "freien Radikalen" (hochreaktive Moleküle, die häufig mit Krebs und Zellalterung verbunden sind) wurde gemessen und es wurde festgestellt, dass die Mäuse hochoxidative (d. H. Voller Moleküle mit freien Radikalen) Magen-Darm-Trakte entwickelten, wenn sie raumartiger Strahlung mit hohem LET ausgesetzt wurden. Die Lombardi-Gruppe kam zu dem Schluss, dass die Mäuse ein hohes Risiko für verschiedene Krebsarten, insbesondere Magen-Darm-Krebsarten, entwickelt hatten. Sie stellten auch fest, dass die Mäuse nach der Exposition (auch nach zwei Monaten) vorzeitig gealtert waren, was bedeutet, dass die Wirkung von Strahlenschäden lange nach Exposition gegenüber einer Umgebung mit hohem LET bestehen bleiben kann.
Also was können wir tun? Es gibt mehrere Pläne, um die Auswirkungen der Strahlung auf den Menschen weiter zu testen und vorherzusagen, wann Astronauten gefährdet sein werden. Diese Woche kündigte Russland (umstrittene) Pläne an, Affen zurück ins All zu schicken, möglicherweise bis zum Mars. Als der Schock dieses „veralteten“ Vorschlags nachließ (das vorherige russische Weltraumaffenprogramm hatte in den 90er Jahren keine Finanzierung mehr), wurde sehr deutlich, was die russische Weltraumbehörde erreichen will: ein besseres Verständnis der Langzeitbelastung der menschlichen Physiologie mit einer Umgebung mit hohem LET. Viele werden argumentieren, dass diese Praxis grausam und unnötig ist, aber andere werden sagen, dass Affen jeden Tag in Experimenten verwendet werden. Warum sollten sie uns nicht in der hochmodernen Welt der Raumfahrt helfen? Die Jury ist noch nicht in dieser Debatte, aber es gibt viele Möglichkeiten, den Strahlungseffekt auf den Menschen zu untersuchen und ihm entgegenzuwirken.
Es gibt auch viele Systeme, um die Menschheit vor dem Ansturm von Sonnenstürmen zu schützen. Mithilfe des Sonnen- und Heliosphärenobservatoriums (SOHO) und anderer Fahrzeuge zwischen Erde und Sonne wurde ein Frühwarnsystem eingerichtet, das Astronauten auf der Umlaufbahn Zeit gibt, sich in Deckung zu bringen, falls eine Sonneneruption erdgebunden gestartet wird. Dieses System ist voll funktionsfähig und hat sich bereits bewährt. Kürzlich spielte ich mit der Idee eines ähnlichen marsbasierten Frühwarnsystems, das künftigen Mars-Kolonien eine etwa 40-minütige Vorankündigung eines ankommenden Sonnensturms ermöglicht.
Die Abschirmung ist eine weitere offensichtliche Schutzmaßnahme. Mond- und Mars-Kolonien werden höchstwahrscheinlich große Mengen Regolith verwenden, um die ankommenden Partikel zu blockieren. Nur wenige Meter lokal ausgegrabener Regolith bieten hervorragenden Schutz. Aber was ist mit der Reise zum Mars? Wie werden die Astronauten von Projekten wie Constellation geschützt? Vielleicht könnte ein fortgeschrittener „Ionenschild“ funktionieren?
Unabhängig von der Auswirkung der Strahlung auf den Menschen im Weltraum scheint es offensichtlich, dass wir uns in den Kinderschuhen der Raumfahrt befinden und bereits einige der schwierigsten Probleme angehen. In den nächsten Jahren werden große Anstrengungen auf die Gesundheit der Astronauten gerichtet sein, um hoffentlich einige Antworten auf das Problem der Weltraumstrahlung zu finden.
Ursprüngliche Quelle: Georgetown University Medical Center
