Er is een knagend probleem onder de oppervlakte van de opwinding rond de toekomst van langetermijnmissies naar de ruimte. De effecten van blootstelling aan straling aan astronauten zijn niet volledig bekend, maar kunnen variëren van acute stralingsziekte (misschien nadat ze tijdens een interplanetaire transit in een intense zonnestorm zijn terechtgekomen) tot geleidelijke cellulaire schade, waardoor het risico op kanker bij langdurige missies aanzienlijk wordt vergroot. Dus wat kunnen we eraan doen? De mensheid is zeer adaptief en geleidelijk worden enkele tegenmaatregelen gerealiseerd. (En ja, de Russian Space Monkeys kunnen misschien helpen…)
Het probleem komt wanneer mensen de beschermende deken van het magnetische veld van de aarde verlaten. De magnetosfeer gedraagt zich als een enorm, onzichtbaar krachtveld en weerkaatst de meeste schadelijke hoogenergetische deeltjes die door de zon worden afgeschoten. Alles wat deze barrière binnendringt, wordt snel opgenomen door onze dikke atmosfeer. Zelfs op grote hoogte, in een lage baan om de aarde, kan enige bescherming aan astronauten worden geboden (hoewel de omgevingsstraling daar veel hoger is dan hier beneden). Dus als we het hebben over het koloniseren van andere planeten en het steeds verder de ruimte in sturen van astronauten, wordt blootstelling aan straling een groter risico.
Een onmiddellijke zorg is dat astronauten verstrikt kunnen raken in een zonnestorm, waar de zon (meestal rond het maximum van de zon) enorme wolken van zeer energetische protonen uitstoot. Als de storm hevig genoeg is, kunnen enorme hoeveelheden straling worden toegebracht aan de mannen en vrouwen in de ruimte. Grofweg zal een dosis van 500 rad of meer een mens binnen twee tot drie uur doden, en een kleinere dosis kan acute stralingsziekte veroorzaken. Stralingsziekte kan binnen enkele weken dodelijk zijn als de astronaut geen dringende medische zorg krijgt. Hoe zit het met de langetermijn, geleidelijke impact van langdurige blootstelling aan hogere dan normale stralingsdoses? Dit is een gebied van ruimtegeneeskunde dat we nog niet helemaal begrijpen.
In nieuw onderzoek van het Lombardi Comprehensive Cancer Center van het Georgetown University Medical Center kan de hoogenergetische aard van straling in de ruimte leiden tot vroegtijdige veroudering en langdurige oxidatieve stress in cellen. Dit suggereert ook dat astronauten een hoger dan normaal risico op kanker, zoals darmkanker, riskeren door blootstelling aan straling met een "hoge lineaire energieoverdracht" (LET). LET-straling bestaat uit de hoogenergetische protonen die door de zon worden uitgezonden en die een enorme hoeveelheid schade aan kleine weefselgebieden veroorzaken.
“Blootstelling aan straling, hetzij opzettelijk of per ongeluk, is onvermijdelijk tijdens onze levens, maar met plannen voor een missie naar Mars moeten we meer begrijpen over de aard van straling in de ruimte. Er is momenteel geen sluitende informatie voor het schatten van het risico dat astronauten kunnen lopen.”- Kamal Datta, M.D., assistent-professor aan Lombardi en hoofdauteur.
Met NASA's Project Constellation aan de horizon is er aandacht voor de langetermijneffecten van interplanetaire straling. Uiteindelijk is dit project bedoeld om mensen naar de maan en Mars te sturen, maar er zijn sterke aanwijzingen dat astronauten te maken zullen krijgen met een verhoogd kankerrisico en een kortere levensduur, een enorme belemmering voor een missie van meerdere maanden of een bloeiende proto-nederzetting.
Dit is waar de laboratoriummuizen ons helpen. De hoeveelheid "vrije radicalen" (zeer reactieve moleculen die vaak verband houden met kanker en celveroudering) werd gemeten en er werd vastgesteld dat de muizen sterk oxidatieve (d.w.z. vol met vrije radicalen moleculen) maag-darmkanalen ontwikkelden bij blootstelling aan ruimteachtige hoge LET-straling. De Lombardi-groep concludeerde dat de muizen een hoog risico hadden ontwikkeld voor verschillende soorten kanker, met name gastro-intestinale kanker. Ze merkten ook op dat de muizen na blootstelling (zelfs na twee maanden) voortijdig verouderd waren, wat betekent dat het effect van stralingsschade lang na blootstelling aan een hoog-LET-omgeving kan aanhouden.
Dus, wat kunnen we doen? Er zijn verschillende plannen in beweging om de effecten van straling op mensen verder te testen en om te voorspellen wanneer astronauten gevaar lopen. Deze week kondigde Rusland (controversiële) plannen aan om apen terug de ruimte in te sturen, mogelijk tot aan Mars. Toen de schok van dit 'achterhaalde' voorstel wegebde (het vorige Russische programma voor ruimteaapjes had in de jaren negentig geen financiering meer), werd het heel duidelijk wat het Russische ruimteagentschap hoopt te bereiken: een beter begrip van de langdurige blootstelling aan een hoog-LET-omgeving op de menselijke fysiologie. Velen zullen beweren dat deze praktijk wreed en onnodig is, maar anderen zullen zeggen dat apen elke dag worden gebruikt bij experimenten, waarom zouden ze ons niet helpen in de ultramoderne wereld van ruimtevaart? De jury is nog niet in dit debat, maar er zijn veel manieren om het stralingseffect op mensen te onderzoeken en tegen te gaan.
Er zijn ook veel systemen om de mensheid te beschermen tegen de storm van zonnestormen. Met behulp van de Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) en andere vaartuigen die zich tussen de aarde en de zon bevinden, is een systeem voor vroegtijdige waarschuwing opgezet om astronauten in een baan om de aarde wat tijd te geven om dekking te zoeken als een zonnevlam op aarde wordt gelanceerd. Dit systeem is volledig operationeel en heeft zichzelf al bewezen. Onlangs speelde ik met het idee van een vergelijkbaar op Mars gebaseerd systeem voor vroegtijdige waarschuwing, dat toekomstige Mars-kolonies ongeveer 40 minuten van tevoren op de hoogte brengt van een binnenkomende zonnestorm.
Afscherming is een andere voor de hand liggende beschermende maatregel. Maan- en Mars-kolonies zullen hoogstwaarschijnlijk grote hoeveelheden regoliet gebruiken om de binnenkomende deeltjes te blokkeren. Slechts een paar meter lokaal opgegraven regoliet biedt uitstekende bescherming. Maar hoe zit het met de reis naar Mars? Hoe worden de astronauten van projecten zoals Constellation beschermd? Misschien werkt een geavanceerd "Ion Shield"?
Wat het effect van straling op mensen in de ruimte ook is, het lijkt duidelijk dat we nog in de kinderschoenen staan van de ruimtevlucht en dat we al enkele van de moeilijkste problemen aanpakken. De komende jaren zal er veel aandacht worden besteed aan de gezondheid van astronauten, hopelijk met het vinden van antwoorden op het ruimtestralingsprobleem.
Oorspronkelijke bron: Georgetown University Medical Center
