Als het gaat om het plannen van missies naar Mars en andere verre locaties in het zonnestelsel, is de bedreiging door straling een soort olifant in de kamer geworden. Of het nu NASA's voorgestelde "Reis naar Mars" is, SpaceX's plannen om regelmatige vluchten naar Mars uit te voeren, of enig ander plan om bemande missies buiten Low Earth Orbit (LEO) te sturen, langdurige blootstelling aan ruimtestraling en de gezondheidsrisico's die dit met zich meebrengt een onmiskenbaar probleem.
Maar zoals het oude gezegde luidt: 'voor elk probleem is er een oplossing'; niet te vergeten: "noodzaak is de moeder van de uitvinding". En zoals vertegenwoordigers van NASA's Human Research Program onlangs hebben aangegeven, zal de uitdaging van ruimtestraling het bureau niet afschrikken van zijn verkenningsdoelen. Tussen stralingsafscherming en inspanningen gericht op mitigatie, is NASA van plan door te gaan met de missie naar Mars en daarbuiten.
Sinds het begin van het ruimtetijdperk hebben wetenschappers begrepen hoe ruimte voorbij het magnetische veld van de aarde doordringt door straling. Dit omvat Galactic Cosmic Rays (GCRs), Solar Particle Events (SPEs) en de Van Allen Radiation Belts, die ingesloten ruimtestraling bevatten. Er is ook veel geleerd via het ISS, dat mogelijkheden blijft bieden om de effecten van blootstelling aan ruimtestraling en microzwaartekracht te bestuderen.
Hoewel astronauten bijvoorbeeld in een baan rond het magnetische veld van de aarde draaien, ontvangen ze meer dan tien keer zoveel straling als mensen hier op aarde gemiddeld ervaren. NASA kan bemanningen beschermen tegen SPE's door hen te adviseren onderdak te zoeken in zwaarder afgeschermde delen van het station, zoals de in Rusland gebouwde Zvezda-servicemodule of het in de VS gebouwde Destiny-laboratorium.
GCR's zijn echter meer een uitdaging. Deze energetische deeltjes, die voornamelijk zijn samengesteld uit hoogenergetische protonen en atoomkernen, kunnen overal in ons sterrenstelsel komen en kunnen zelfs metaal binnendringen. Om het nog erger te maken, wanneer deze deeltjes door materiaal snijden, genereren ze een cascadereactie van deeltjes, waardoor neutronen, protonen en andere deeltjes in alle richtingen worden gestuurd.
Deze 'secundaire straling' kan soms een groter risico vormen dan de GCR's zelf. En recente studies hebben aangetoond dat de bedreiging die ze vormen voor levend weefsel ook een cascade-effect kan hebben, waarbij schade aan één cel zich vervolgens kan verspreiden naar andere. Zoals Dr. Lisa Simonsen, een Space Radiation Element-wetenschapper bij NASA's HRP, uitlegde:
“Een van de meest uitdagende onderdelen van de menselijke reis naar Mars is het risico van blootstelling aan straling en de inflight en de gevolgen voor de gezondheid op lange termijn van de blootstelling. Deze ioniserende straling reist door levende weefsels, zet energie af die structurele schade aan het DNA veroorzaakt en veel cellulaire processen verandert. ”
Om dit risico aan te pakken, evalueert NASA momenteel verschillende materialen en concepten om bemanningen tegen GCR's te beschermen. Deze materialen zullen een integraal onderdeel worden van toekomstige deep space-missies. Experimenten met deze materialen en hun verwerking in transportvoertuigen, habitats en ruimtepakken vinden momenteel plaats in het NASA Space Radiation Laboratory (NSRL).
Tegelijkertijd onderzoekt NASA ook farmaceutische tegenmaatregelen, die effectiever zouden kunnen zijn dan stralingsafscherming. Zo worden kaliumjodide, diethyleentriaminepentaazijnzuur (DTPA) en de kleurstof die bekend staat als "Pruisisch blauw" al decennia lang gebruikt om stralingsziekte te behandelen. Tijdens langdurige missies zullen astronauten waarschijnlijk dagelijkse doses stralingsmedicijnen moeten nemen om blootstelling aan straling te verminderen.
Technologieën voor ruimtestralingsdetectie en -beperking worden ook ontwikkeld via NASA's Advanced Exploration Systems Division. Deze omvatten de hybride elektronische stralingsassessor voor het Orion-ruimtevaartuig en een reeks persoonlijke en operationele dosismeters voor het ISS. Er zijn ook bestaande instrumenten die naar verwachting een belangrijke rol zullen spelen wanneer de bemande missie naar Mars begint.
Wie kan de Radiation Assessment Detector (RAD) vergeten, een van de eerste instrumenten die naar Mars werd gestuurd met het specifieke doel om toekomstige menselijke verkenningsinspanningen te informeren. Dit instrument is verantwoordelijk voor het identificeren en meten van straling op het oppervlak van Mars, of het nu straling uit de ruimte is of secundaire straling die wordt geproduceerd door kosmische straling die in wisselwerking staat met de atmosfeer en het oppervlak van Mars.
Vanwege deze en andere voorbereidingen zijn velen bij NASA natuurlijk hoopvol dat de risico's van ruimtestraling kunnen en zullen worden aangepakt. Zoals Pat Troutman, de NASA Human Exploration Strategic Analysis Lead, verklaarde in een recent persbericht van de NASA:
"Sommige mensen denken dat straling NASA ervan weerhoudt mensen naar Mars te sturen, maar dat is niet de huidige situatie. Als we de verschillende mitigatietechnieken bij elkaar optellen, zijn we optimistisch dat dit zal leiden tot een succesvolle Mars-missie met een gezonde bemanning die een zeer lang en productief leven zal leiden nadat ze zijn teruggekeerd naar de aarde.
Wetenschappers zijn ook bezig met lopende onderzoeken naar ruimteweer om betere voorspellingsinstrumenten en tegenmaatregelen te ontwikkelen. Last but not least willen meerdere organisaties kleinere, snellere ruimtevaartuigen ontwikkelen om reistijden (en dus blootstelling aan straling) te verminderen. Bij elkaar genomen zijn al deze strategieën nodig voor langdurige ruimtevluchten naar Mars en andere locaties in het zonnestelsel.
Toegegeven, er moet nog veel onderzoek worden gedaan voordat we met zekerheid kunnen zeggen dat bemande missies naar Mars en verder veilig zullen zijn, of in ieder geval geen onbeheersbare risico's zullen opleveren. Maar het feit dat NASA druk bezig is om deze behoeften vanuit meerdere invalshoeken aan te pakken, toont aan hoe toegewijd ze zijn om zo'n missie de komende decennia te zien gebeuren.
"Mars is de beste optie die we nu hebben om de menselijke aanwezigheid op lange termijn uit te breiden", zei Troutman. "We hebben al waardevolle bronnen gevonden om mensen te ondersteunen, zoals waterijs net onder de oppervlakte en langs geologisch en klimaatbewijs dat Mars ooit omstandigheden had die geschikt waren voor leven. Wat we over Mars leren, zal ons meer vertellen over het verleden en de toekomst van de aarde en kan helpen te beantwoorden of er leven bestaat buiten onze planeet. "
Naast NASA, Roscosmos, heeft de Chinese National Space Agency (CSNA) ook belangstelling getoond voor het uitvoeren van een bemande missie naar de Rode Planeet, mogelijk tussen de jaren 2040 of zo laat als de jaren 2060. Hoewel de European Space Agency (ESA) geen actieve plannen heeft om astronauten naar Mars te sturen, zien ze de oprichting van een International Lunar Village als een grote stap in de richting van dat doel.
Naast de publieke sector onderzoeken bedrijven zoals SpaceX en non-profitorganisaties zoals MarsOne ook mogelijke strategieën voor het beschermen en verminderen van ruimtestraling. Elon Musk is vrij luidruchtig geweest (vooral de laatste tijd) over zijn plannen om in de nabije toekomst regelmatig naar Mars te reizen met behulp van het Interplanetary Transport System (ITS) - ook bekend als de BFR - om nog maar te zwijgen over het vestigen van een kolonie op de planeet.
En Baas Landsdorp heeft aangegeven dat de organisatie die hij heeft opgericht om een menselijke aanwezigheid op Mars te vestigen, manieren zal vinden om de dreiging van straling aan te pakken, ongeacht wat een bepaald rapport van MIT zegt! Ongeacht de uitdagingen, er is gewoon geen tekort aan mensen die de mensheid naar Mars willen zien gaan en daar misschien zelfs willen blijven!
En zorg ervoor dat je deze video over het Human Research Program bekijkt, met dank aan NASA:
