Co mají společného cesta na Mars a CT-vyšetření?

NASAs-Mars-Science-Laboratory-Spacecraft-Trajectory-Maneuver-Slated-for-January-11th1

Abych odpověděl na otázku položenou v názvu článku, musím říct – na první pohled nic. Přesto se dá jedna spojovací vlastnost najít – záření. Tedy přesněji ionizující záření a je jedno jakého původu. O tom, že při letu ze Země na Mars působí na kosmickou loď či družici kosmické záření se samozřejmě vědělo už mnoho let. Ale nikdo se tomuto problému nevěnoval. Ale postupem času, kdy se začínají objevovat spekulace o letu lidské posádky na Mars, bylo na načase věnovat této oblasti trochu podrobněji.

Proto byl na palubu vozítka Curiosity umístěn přístroj RAD – měřící stanice ke sběru informací o průletu vysokoenergetických atomárních a subatomárních částic, které vyvrhlo Slunce, nebo třeba vybuchující supernovy. RAD si ze všech vědeckých přístrojů na vozítku připsal jedno prvenství – začal totiž pracovat jako první. Jeho služba začala dlouho předtím, než rover dosedl na Rudou planetu. Tento přístroj uložený na horní desce vozítka pracoval po celou dobu letu mezi Zemí a Marsem. Během této doby sbíral data o záření, kterému byl vystaven. Díky, tomu, že se vozítko v té době nacházelo pod  ochranným krunýřem známého složení, bylo možné simulovat teoretickou kosmickou loď na jejíž palubě by byli živí lidé.

Přístroj RAD - vpravo pak jeho umístění na vozítku Curiosity.

Přístroj RAD – vpravo pak jeho umístění na vozítku Curiosity.
Zdroj: http://www.raumfahrer.net/

Po přistání následovalo dlouhé období vyhodnocování dat a nyní máme konečně v ruce konkrétní informace. Přelet mezi Zemí a Marsem sice trval 9 měsíců, ale pro přehlednost počítají následující hodnoty pouze s půlročním měřením. Důvod je prostý – půl roku pobývají astronauti na ISS a díky tomu můžeme obě hodnoty snáze porovnávat. Za půl roku naměřil přístroj RAD celkem 330 mSv. Pokud to srovnáme s pobytem na ISS, která obíhá pod ochranou van Allenových pásů, pak se jedná o trojnásobné hodnoty radiace. Sieverty nejsou jednotky, které se úplně snadno představují, proto si pomůžeme dvojicí přirovnání – 330 mSv je o dva řády více, než kolik dostane za rok průměrný Američan. A stejnou dávku záření by lidské tělo dostalo, pokud by se každých 5 – 6 dní podrobilo celotělovému vyšetření počítačovou tomografií, tedy CT.

Ilustrace ukazující pronikavost jednotlivých druhů ionizujícího záření. Alfa záření zastaví list papíru, beta záření lidské tělo. Všechny ostatní druhy záření jím projdou - rentgenové paprsky zastaví dřevo, gama záření až olovo. Neutrony však projdou i skrz něj.

Ilustrace ukazující pronikavost jednotlivých druhů ionizujícího záření. Alfa záření zastaví list papíru, beta záření lidské tělo. Všechny ostatní druhy záření jím projdou – rentgenové paprsky zastaví dřevo, gama záření až olovo. Neutrony však projdou i skrz něj.
Zdroj: http://nuclearsafety.gc.ca/

Co to znamená pro případnou lidskou posádku? Pokud by astronaut dostal za celou svou aktivní službu 1 sievert (počítejme i s cestou zpátky!), znamenalo by to s 95% pravděpodobností zvýšení rizika vzniku rakoviny o 5%. Což je docela problém, protože NASA z bezpečnostních důvodů toleruje maximálně 3% riziko. Nabízí se otázka, jak loď s posádkou lépe chránit. Možností je několik – od dutých stěn vyplněných silnou vrstvou vody, přes zesílení stěn až po plasty jako je třeba polyetylen, které by měly za úkol tlumit procházející záření. Voda by navíc mohla mít i druhotné využití – třeba na chlazení systémů lodi. Musíme si také uvědomit, že sluneční aktivita klesá v pravidelných cyklech. A Curiosity měla to „štěstí“, že letěla zrovna v době slunečního maxima, které však bylo ve srovnání s těmi minulými sotva poloviční. Je tedy možné, že případná pilotovaná mise by čelila ještě o něco menším problémům, pokud by se „trefila“ do období slunečního minima.

RAD měří záření bez ohledu na jeho původ. Do výše popsaných čísel se tedy dostává jak dlouhodobá radiační zátěž všesměrového galaktického záření (GCR) ze supernov a podobných zdrojů, tak i jednorázové impulsy, jejichž původci jsou sluneční erupce a výrony koronární hmoty. Zapomínat nesmíme ani na sekundární záření, které vzniká interakcí původního záření se stěnami kosmické lodi.

Data, která jsme získali z přístroje RAD nám pomohly ještě v jednom směru – ukázalo se totiž, že doposud používané výpočty jsou nastaveny správně. Před každým meziplanetárním letem patří počítání radiační zátěže k velmi důležitým prvkům konstrukce kosmických sond. Naměřená data ukazují, že realita je srovnatelná s tím, co se očekávalo. Přístroj RAD ale po přistání na Marsu nepřestal fungovat. Naopak – stále sbírá data o množství záření přímo na povrchu. Zatím ještě nejsou k dispozici přesná čísla, ale jisté je, že ve srovnání s měřeními během přeletu budou hodnoty nižší. Zhruba polovinu škodlivého záření by měla odstínit samotná planeta a drobný vliv zřejmě bude mít i slabá atmosféra Marsu.

Měření na povrchu budou možná ještě důležitější, než ta z přeletu. Nepřímo totiž můžeme prozkoumat samotnou atmosféru planety. Vysokoenergetická částice se může v atmosféře rozpadnout na menší nízkoenergetické částice, které v důsledku mohou způsobit větší problémy než mateřská částice. Pokud budeme vědět, co přesně na povrch planety dopadá, budeme moci zpřesnit i naše znalosti o atmosféře a podmínkách ve Sluneční soustavě vůbec. Podle očekávání bude radiace tak silná, že její hodnoty nedovolí vznik povrchového života (na Zemi sice existují organismy, kterým radiace nevadí, ale jedná se o extrémy). Data z přístroje RAD tak pomohou získat hodnoty, které po dosazení do vzorců řeknou, jak hluboko nebezpečné záření proniká a kde už jsou jeho hodnoty tak slabé, že by dovolovaly vznik života. Až bude tohle lidstvo vědět, budeme moci vyslat na Mars robota, který se do této hloubky provrtá a provede zkoumání přímo v bezpečné hloubce.

Přístroj RAD ještě před nainstalováním do roveru

Přístroj RAD ještě před nainstalováním do roveru
Zdroj: http://www.popsci.com/

A na závěr článku ještě několik slov o přístroji RAD – Není to žádný velký macek – váží jen 1,7 kilogramu. Schematicky by se dal označit jako širokoúhlý teleskop, za kterým jsou umístěny citlivé detektory. Každou hodinu se aktivuje na 15 minut a provede potřebná měření. Detektory na měření nabitých částic si poradí i s ionty železa. Kromě toho RAD zvládne detekovat i neutrony a gama záření. Před těmito škodlivými druhy záření nás na Zemi chrání magnetické pole planety, které na Marsu chybí a také naše pozemská atmosféra. Zároveň to ale znamenalo, že byl problém RAD správně zkalibrovat. Vývojáři nakonec využili laboratoří, které zkoumají výsledky z částicových urychlovačů v USA, Evropě, Japonsku a Jihoafrické republice.

Zdroje informací:
http://forum.kosmonautix.cz/
http://www.kosmo.cz/
http://www.jpl.nasa.gov/
http://cs.wikipedia.org/
http://www.sciencedaily.com/

Zdroje obrázků:
http://www.clarksvilleonline.com/…/Trajectory-Maneuver-Slated-for-January-11th1.jpg
http://www.raumfahrer.net/news/images/rad_msl_big.jpg
http://nuclearsafety.gc.ca/eng/readingroom/publications/gauges/images/fig_2_e_th.jpg
http://www.popsci.com/files/imagecache/photogallery_image/articles/rad_0.jpg

Pin It
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

GD Star Rating
loading...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


5 komentářů ke článku “Co mají společného cesta na Mars a CT-vyšetření?”

  1. anna napsal:

    🙂
    Tak neviem kto na toto prišiel (asi dáky snílek… )a či vôbec má základnú prestavu o tom ako pôsobí a aké má vlastnosti žiarenie. …“Nabízí se otázka, jak loď s posádkou lépe chránit. Možností je několik – od dutých stěn vyplněných silnou vrstvou vody, přes zesílení stěn až po speciální plasty, které by měly za úkol tlumit procházející záření.“ PRETOŽE ak prechádza vodou kozmické žiarenie, stáva sa následne ožiarenou a rádioaktívnou 😉 Teda neviem o tom že by niekto s radosťou pil vodu napríklad z reaktora vo Fukušime :-)) A podobne to samozrejme platí aj o „vode na Mesiaci“ ! Tam už sú po milióny rokov aj exotickejšie depony rôznych druhov „ťažkej vody“. Ale snívať o tom, že to využijeme pre budúcich kolonistov môžme ďalej ! :-))

    (Komentár je iba na schématické vysvetlenie a nechce sa dotknuť autora a autorov tohto blogu, ktorí odvádzajú záslužnú prácu tým, že každodenne prispievajú zaujímavými príspevkami pre všetkých záujemncov o túto oblasť. Je mienený ako všeobecná reakcia na veľa článkov a na niekedy veľmi optimistické vízie a „sny“ ….

    • Dušan Majer napsal:

      Dobrý den,
      samotná vodní stěna by určitě všechno nezvládla sama. Sekundární záření by muselo být pohlcováno jinou stěnou, třeba polyetylenem. Ale konkrétní podobu „protiradiačního štítu“ zatím neznáme. Díky za váš názor.

    • Honza napsal:

      Ach jo. Voda a obecně lehká jádra se používají ke zpomalování neutronů. Podobně funguje i ten polyethylen, který také obsahuje hodně vodíku. Navíc se do něj přidává bór, který ty zpomalené neutrony pohlcuje. Samozřejmě že ozářením vznikají radioaktivní izotopy a že tu vodu pak nikdo nebude pít. Ani z flašek vyrobených z toho ozářeného polyethylenu…
      Možná větší problém je tvrdé gamma záření a vysokoenergetické ionty, na ty platí hlavně centimetry olova.

  2. Karel Marsalek napsal:

    Zdravim Vas,
    pristroj RAD byl vyvinut na universite v Kielu (http://www.ieap.uni-kiel.de/) pod vedenim Ustavu letecke a kosmicke mediciny DLR v Koline nad Rynem http://www.dlr.de/me/en/Desktopdefault.aspx/tabid-2015/

    Extraterestrialni radiacni spektrum obsahuje predevsim protony a tezke ionty. Pouziti vody coby absorberu zareni je diskutabilni, neb v ni srazkami s tezkymi ionty vznikaji sekundarni castice (napr. neutrony), schopne deponovat vice energie v tele cloveka, nez by deponovaly primarni castice. Podobne se chova i napr. hlinik coby soucast skeletu kosmicke lodi.

    Pochybuji, ze pri davkach, jake jsou v kosmu, se muze voda/hlinik aktivovat, tj. stat se radioaktivni natolik, aby to skodilo. Pri davkovem prikonu 330 mSv/pul roku (cestou na Mars) je to opravdu nemozne. Samozrejme, srazkami primarnich castic s vodou/hlinikem vzniknou radioaktivni izotopy, ale je jich tak malo za jednotku casu, ze voda/hlinik samy o sobe moc „svitit“ nebudou 🙂

    Radiacni zatez 330 mSv jiz opravdu neni zanedbatelna. Rocni „prijem“ cloveka uprostred Evropy je kolem 3 mSv, v Japonsku (Tokio, nyni, po Fukushime) asi polovic. Je to dano predevsim rozdilnym geologickym slozenim (Uran –> Radon). Pri letu letadlem na delsich trasach (vyssi letove hladiny) clovek ziska davku 3 az 5 µSv za hodinu (u rovniku mene, u zemskych polu vice), tj. asi 40x vice nez na zemi. Na ISS to cini asi 400x vice za jednotku casu nez na povrchu Zeme (1 den na ISS = 1 rok na Zemi).

    Navic, do dneska neni znamo, nakolik jsou pro cloveka male davky zareni rizikove. Z principu predbezne opatrnosti se snazime jakemukoliv ionizujicimu zareni vyhybat, ale existuji spolehliva data z velkych souboru lidi, ktera naznacuji, ze jista davka zareni snizuje riziko vzniku zhoubnych onemocneni. Jednim z moznych vysvetleni je, ze za tohoto stavu je imunitni system cloveka lepe natrenovany pro boj se zhoubnym bujenim…

Zanechte komentář