На Земле появилась возможность изучать галактические космические лучи благодаря NASA
Для лучшего понимания и снижения рисков для здоровья астронавтов от космической радиации необходимо тестировать эффекты Галактических Космических Лучей (GCRs) в лабораторных условиях на Земле. В статье, опубликованной 19 мая 2020 года в журнале PLOS Biology, Лиза Симонсен и коллеги из NASA Langley Research Center, США, описывают, как NASA разработало наземный симулятор GCR в NASA Space Radiation Laboratory (NSRL) в Брукхейвенской национальной лаборатории.
Галактические космические лучи — это смесь высокоэнергетических протонов, ионов гелия и ионов с более высоким зарядом и энергией от лития до железа, от которых крайне сложно защититься. Эти ионы взаимодействуют с материалами космического корабля и тканями человека, создавая сложное смешанное поле первичных и вторичных частиц.
Биологические эффекты от этих тяжелых ионов и их смесей изучены плохо. Используя недавно разработанную технологию быстрого переключения пучков и систем управления, NSRL продемонстрировала возможность быстрого и многократного переключения между несколькими комбинациями ион-энергия за короткий период времени, точно контролируя крайне малые суточные дозы от более тяжелых ионов.
Авторы описывают процесс разработки симулятора, учитывая необходимость баланса между определением релевантных для миссии радиационных сред, ограничениями установки и выбором пучка, требуемыми аппаратными и программными обновлениями, а также ограничениями по уходу и обращению с животными.
В июне 2018 года 33 уникальные комбинации ион-энергия были доставлены в быстрой последовательности (менее 75 минут), в совокупности имитируя среду GCR, которую испытывают защищенные астронавты в глубоком космосе. В октябре того же года острые и сильно фракционированные дозы симуляции GCR были доставлены трем модельным системам животных в течение четырех недель для исследования влияния качества смешанного поля и мощности дозы на риски радиогенных раков, сердечно-сосудистых заболеваний и неблагоприятных эффектов на центральную нервную систему.
За последние 30 лет большинство исследований рисков для здоровья от космической радиации проводилось с использованием острых воздействий моноэнергетических одиночных ионных пучков. Теперь смешанное поле ионов можно изучать коллективно в одной когорте животных, что резко сокращает количество животных, затраты на их содержание и исследования. Это достижение знаменует значительный шаг вперед и открывает новую эру радиобиологических исследований для ускорения понимания и снижения рисков для здоровья астронавтов во время длительных исследовательских миссий или межпланетных путешествий на Марс.