Οι προκλήσεις των διαστημικών ταξιδιών: Πως επηρεάζονται οι αστροναύτες από τη διαστημική ακτινοβολία;

Ανάμεσα στους αμέτρητους κινδύνους που καλούνται να αντιμετωπίσουν οι αστροναύτες, ο σημαντικότερος για την παραμονή τους στο διάστημα είναι η έκθεση στη διαστημική ιοντίζουσα ακτινοβολία. Με τον όρο ιοντίζουσα ακτινοβολία αναφερόμαστε στην ακτινοβολία που είναι ικανή να ιονίσει τα ατομικά ηλεκτρόνια της ύλης, να διασπάσει χημικούς δεσμούς και βιολογικά μόρια όπως το DNA. Η προστασία από την ακτινοβολία παραμένει ένα από τα πιο κρίσιμα ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν για την επιτυχία των μακροχρόνιων επανδρωμένων διαστημικών αποστολών. Σχεδόν όλες οι επανδρωμένες αποστολές  βρίσκονταν εντός μαγνητόσφαιρας της Γης, στο ύψος του διεθνή διαστημικού σταθμού, η οποία προστατεύει από την περισσότερη διαστημική ακτινοβολία. Οι άνθρωποι δεν έχουμε εμπειρία από διαστημικά ταξίδια εκτός αυτής, παρά μόνο από τις αποστολές στο φεγγάρι, οι οποίες διήρκησαν λίγες ημέρες.

Στην επιφάνεια της Γης, εκτιθέμεθα καθημερινά σε χαμηλές δόσεις από την κοσμική ακτινοβολία, καθώς και από τα ραδιενεργά στοιχεία του γήινου εδάφους, με κυριότερο το ραδόνιο, το οποίο υπάρχει στον αέρα και στα οικοδομικά υλικά. Ιοντίζουσα ακτινοβολία ανιχνεύεται επίσης στις τροφές, στο σώμα μας, στο νερό που πίνουμε, στα αεροπορικά ταξίδια και στις ιατρικές εξετάσεις που πραγματοποιούμε είτε για διαγνωστικούς είτε για θεραπευτικούς λόγους. Κατά μέσο όρο, κάθε χρόνο δεχόμαστε από το φυσικό περιβάλλον δόση ισοδύναμη με περίπου 25 ακτινογραφίες θώρακος. Η ιοντίζουσα ακτινοβολία στη Γη θεωρείται γενικά ένας ασθενής καρκινογόνος παράγοντας, εκτός αν συμβεί κάποιο πυρηνικό ατύχημα.

Στο διάστημα, υπάρχουν τρεις κύριες πηγές ιονίζουσας ακτινοβολίας που απειλούν την υγεία των αστροναυτών: τα παγιδευμένα σωματίδια (πρωτόνια, ηλεκτρόνια) στις ζώνες Van Allen, τα επεισόδια  ηλιακών ενεργητικών σωματιδίων (κυρίως πρωτόνια) που δημιουργούνται πιο συχνά όταν ο Ήλιος έχει έντονη ηλιακή δραστηριότητα, και οι Γαλαξιακές Κοσμικές Ακτίνες (ΓΚΑ) που αποτελούνται από ιόντα ολόκληρου του περιοδικού πίνακα και επιταχύνονται σε κρουστικά κύματα από υπερκαινοφανείς αστέρες. Οι ΓΚΑ θεωρούνται υψίστης σημασίας για την ακτινοπροστασία, μιας και δεν μπορούμε να προστατευτούμε με τις τυπικές θωρακίσεις (αλουμινίου), ενώ οι αστροναύτες ακτινοβολούνται συνεχώς, ανεξάρτητα από τη θέση του στο διάστημα. 

Παρόλο που οι δόσεις στο διάστημα είναι πολλαπλάσιες συγκριτικά με αυτές της Γης, παραμένουν σχετικά μικρές, με το κυριότερο βιολογικό αποτέλεσμα που απασχολεί τις διαστημικές υπηρεσίες να είναι η καρκινογένεση. Για παράδειγμα, στον διεθνή διαστημικό σταθμό (ISS), οι αστροναύτες δέχονται δόση ακτινοβολίας που είναι 40 φορές μεγαλύτερη από αυτή που δεχόμαστε στη Γη ανά ημέρα. Όταν οι αστροναύτες βρεθούν εκτός μαγνητόσφαιρας στο βαθύ διάστημα, η δόση αυξάνεται σε 100 φορές μεγαλύτερη.

Τα ιόντα του διαστήματος έχουν υψηλότερη βιολογική αποτελεσματικότητα σε σχέση με τις ακτίνες Χ που έχουμε συνηθίσει στη Γη, καθώς μπορούν να προκαλέσουν βιολογικά αποτελέσματα, όπως η καρκινογένεση, με μικρότερη δόση. Ωστόσο, οι γνώσεις μας και τα πειραματικά δεδομένα σχετικά με τη βιολογική αποτελεσματικότητα αυτών των ιόντων  είναι ανεπαρκή. Αυτή η αβεβαιότητα αποτελεί το μεγαλύτερο εμπόδιο για τις διαστημικές υπηρεσίες στην εκτίμηση του καρκινικού ρίσκου για τους αστροναύτες και, κατ’ επέκταση, στον καθορισμό της μέγιστης παραμονής τους στο διάστημα. Προς το παρόν, δεν υπάρχουν κοινά αποδεκτά όρια δόσεων ακτινοβολίας για τους αστροναύτες μεταξύ των διαστημικών υπηρεσιών (NASA, ESA, CSA, JAXA), ενώ με τους τρέχοντες υπολογισμούς το μέγιστο όριο παραμονής ενός αστροναύτη στο διάστημα υπολογίζεται στα 2 χρόνια. Συνεπώς, μια αποστολή στον Άρη (μαλλον) αποκλείεται, ενώ θα πρέπει να είμαστε προσεκτικοί με τις μακροχρόνιες αποστολές στη Σελήνη.

Παρά τις προκλήσεις, η ανθρωπότητα συνεχίζει με το στόχο να επιστρέψει στη Σελήνη, στέλνοντας την πρώτη γυναίκα και τον πρώτο έγχρωμο άνθρωπο στην επιφάνειά της. Αυτή η νέα προσπάθεια σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα στην εξερεύνηση και κατάκτηση του διαστήματος. Οι δυσκολίες, όποιες και αν είναι αυτές είναι προορισμένες να ξεπεραστούν.