Dalam kekosongan ruang yang luas, dua bentuk radiasi yang mengancam astronot: Sinar kosmik menembus galaksi dengan kecepatan mendekati cahaya, sementara aktivitas matahari menghasilkan bentuk radiasi yang lebih tenang. Keduanya merupakan masalah bagi pelancong ruang angkasa, menyebabkan kondisi mulai dari gangguan penglihatan hingga kanker.
Radiasi ini bukan masalah di Bumi ini berkat atmosfer pelindung planet ini, yang menghalangi yang terburuk darinya. Tetapi para insinyur masih belum memiliki metode yang efektif untuk melindungi para astronot dari bahaya ini, dan itu menambah tingkat risiko tambahan pada rencana yang sudah berisiko untuk mengirim manusia ke Mars dalam perjalanan tiga tahun pada 2030-an.
"Mungkin ada risiko tingkat misi yang benar-benar menempatkan misi dalam risiko — seluruh misi, bukan hanya astronot individu - jika satu atau lebih anggota kru lumpuh, " kata pakar radiasi Ron Turner, penasihat ilmu senior di NASA Institute for Konsep Lanjutan di Atlanta yang mempelajari strategi manajemen risiko untuk misi luar angkasa manusia. "Sangat penting bahwa kita mendapatkan data itu selama sepuluh tahun ke depan sehingga kita dapat membuat perencanaan yang bijaksana untuk misi Mars di masa depan."
Matahari terus-menerus melepaskan partikel energetik melalui angin matahari. Dan tingkat partikel-partikel ini naik dan turun selama siklus matahari 22 tahun matahari. Badai matahari juga dapat melemparkan gumpalan besar partikel bermuatan ke luar angkasa, dengan puncak 11 tahun menghasilkan aktivitas terbanyak. Radiasi yang kuat tidak hanya dapat meningkatkan risiko kanker jangka panjang tetapi juga menyebabkan masalah langsung seperti muntah, kelelahan, dan masalah penglihatan.
Seperti aktivitas matahari, sinar kosmik berpotensi menyebabkan kanker. Partikel berenergi tinggi dan berkecepatan tinggi ini berasal dari luar tata surya dan dapat sangat merusak sel manusia. Tidak seperti radiasi dari matahari, sinar kosmik juga dapat memicu efek degeneratif jangka panjang saat masih di luar angkasa, termasuk penyakit jantung, berkurangnya efektivitas sistem kekebalan tubuh dan gejala neurologis yang menyerupai Alzheimer.
Tanpa atmosfer Bumi untuk melindungi mereka, para astronot di Stasiun Luar Angkasa Internasional sudah harus menghadapi bahaya radiasi ini. Mereka dapat mencari perlindungan di bagian kapal yang lebih terlindung ketika matahari melepaskan ledakan radiasi yang sangat kuat. Tetapi menghindari serangan radiasi kosmik yang konstan dan konstan menghadirkan tantangan yang lebih besar. Dan belum ada seorang pun di ISS yang mengalami bahaya radiasi penuh yang akan terlihat pada misi tiga tahun ke Mars dan kembali; jumlah maksimum waktu yang dihabiskan siapa pun di stasiun luar angkasa adalah 14 bulan.
Lambung yang lebih tebal dapat membantu menghalangi sinar kosmik berenergi lebih rendah, tetapi setiap sinar berdaya tinggi dapat dengan mudah melewati, catatan Turner. Plus, menggandakan ketebalan nominal lambung pesawat ruang angkasa hanya mengurangi ancaman bagi astronot sekitar 10 persen, jumlah yang tergantung pada sifat baik sinar dan perisai. Perisai ekstra itu juga menambah bobot pada pesawat ruang angkasa, membatasi apa yang bisa digunakan untuk persediaan bagi sains dan kelangsungan hidup.
Turner mengatakan cara terbaik untuk mengurangi bahaya dari sinar kosmik tidak akan datang dari perisai. Alih-alih, ia berpikir solusinya akan datang dengan mengurangi waktu yang dihabiskan astronot untuk bepergian ke dan dari dunia lain. Begitu manusia mendarat di Mars, sebagian besar planet ini akan memberikan perlindungan yang signifikan, secara efektif mengurangi separuh jumlah radiasi yang berhasil melaluinya. Sementara atmosfer tipis Mars tidak akan memberikan perisai yang sama dengan lapisan gas bumi yang tebal, atmosfer itu juga akan mengurangi sinar kosmik yang mencapai penjelajah di permukaan.
Untuk memahami bagaimana sinar kosmik akan mempengaruhi penjelajah manusia, para ilmuwan pertama-tama perlu mengukur sifat-sifat medan magnet matahari pada waktu tertentu. "Semakin baik kita mengetahui lingkungan sinar kosmik galaksi yang kita kirim ke astronot kita, semakin baik kita dapat merencanakan misi dan memahami efek dari misi pada para astronot, " kata Turner. Dengan informasi itu, para peneliti mungkin dapat memperkirakan efek radiasi kosmik satu atau dua tahun sebelum misi diluncurkan, memungkinkan perencanaan yang lebih baik untuk cuaca ruang angkasa tertentu. Itu seperti mengetahui jika badai yang mendekat di Bumi adalah badai atau badai; informasi tersebut dapat membantu ketika menyesuaikan langkah-langkah perlindungan.
Para ilmuwan sekarang mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang apa yang tampak seperti sinar kosmik di luar perisai pelindung matahari dengan menggunakan data yang dikumpulkan oleh pesawat ruang angkasa Voyager 1, yang meninggalkan tata surya pada tahun 2012. Ini akan membantu mereka lebih memahami bagaimana perubahan aktivitas matahari mempengaruhi ... sinar.
Di dalam heliosphere, tata surya sebagian dilindungi dari sinar kosmik. (Walt Feimer / NASA GSFC's Conceptual Image Lab) Voyager 1 "adalah satu-satunya instrumen yang dibuat manusia yang telah berhasil masuk ke medium antarbintang, satu bagian di mana kita berada di luar pengaruh medan magnet matahari, " kata Ilias Cholis, seorang peneliti postdoctoral di Johns Hopkins University di Maryland.
Sementara Voyager 1 menyelidiki radiasi kosmik di luar jangkauan matahari, instrumen seperti Payload berbasis satelit Rusia untuk Eksplorasi Antimateri dan Astrofisika Nukleus-Cahaya (PAMELA) dan Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) di atas kapal, sampel ISS itu berasal dari dalam matahari. sistem. Membandingkan pengukuran dari masing-masing sumber ini membantu Cholis dan peneliti lain untuk memahami bagaimana aktivitas matahari telah mengubah radiasi berbahaya di masa lalu, dan bagaimana ia bisa memodifikasi radiasi dalam siklus matahari di masa depan. Bersama-sama, pesawat ruang angkasa dan instrumen ini meningkatkan jumlah informasi tentang sinar kosmik, dan ini hanya akan meningkat seiring berjalannya waktu.
Cholis dan rekan-rekannya, misalnya, baru-baru ini menggunakan data baru dari Voyager 1 untuk memodifikasi formula yang ada yang menggambarkan bagaimana medan magnet matahari mempengaruhi sinar kosmik. Banyak sinar kosmik berasal dari supernova — ledakan bintang masif yang mengirimkan partikel bermuatan yang menembak ke arah luar. Tidak seperti cahaya dari ledakan, bahan yang energik tidak bergerak dalam garis lurus tetapi malah memantulkan gas dan debu di ruang angkasa dalam apa yang digambarkan Cholis sebagai "jalan yang sangat zigzag." Itu bisa membuatnya sulit untuk menentukan dari mana sinar kosmik individu berasal, terutama sekali mereka masuk ke tata surya.
Dengan melangkah keluar dari pengaruh matahari, Cholis dan rekan-rekannya berharap untuk melakukan pekerjaan yang lebih baik dalam mengidentifikasi sumber dan sifat-sifat sinar. Ini tidak hanya akan membantu mereka belajar lebih banyak tentang dari mana partikel energetik berasal, tetapi juga dapat meningkatkan pemahaman tentang efeknya pada manusia, terutama mereka yang bepergian di luar angkasa.
Radiasi adalah "risiko yang perlu kita pelajari lebih lanjut selama dekade berikutnya sehingga kita dapat melakukan mitigasi yang tepat, sehingga kita dapat melakukan yang terbaik yang bisa kita lakukan untuk para astronot yang akan membahayakan nyawa mereka karena sejumlah ancaman yang berbeda., "Kata Turner. Tetapi solusi optimal mungkin adalah solusi yang, untuk saat ini, tampaknya sulit — berjalan lebih cepat dan menghindari radiasi sebanyak mungkin. Dia berkata, " Ledakan terbaik untuk uang adalah dorongan maju, bukan perisai. "
