I varje liv måste det falla lite regn, men i rymden, en av de största riskerna för astronauternas hälsa är strålnings-"regn". NASA:s Human Research Program (HRP) simulerar rymdstrålning på jorden efter uppgraderingar av NASA Space Radiation Laboratory (NSRL) vid det amerikanska energidepartementets Brookhaven National Laboratory. Dessa uppgraderingar hjälper forskare på jorden att lära sig mer om effekterna av joniserande rymdstrålning för att hålla astronauterna säkra på en resa till Mars.

Strålning är en av de farligaste riskerna för människor i rymden, och en av de mest utmanande att simulera här på jorden. Risken för människors hälsa ökar avsevärt när astronauter reser utanför Lower Earth Orbit (LEO) utanför magnetosfären. Magnetosfären skyddar jorden från solpartikelhändelser (SPE) och strålning orsakad av solen och galaktiska kosmiska strålar (GCR) som produceras av supernovafragment. Strålningspartiklar som joner kan vara farliga för människor eftersom de kan passera genom huden, deponerar energi och skadar celler eller DNA längs vägen. Denna skada kan öka risken för sjukdomar senare i livet eller orsaka strålningssjukdom under uppdraget.

Strålning kan orsaka skador på det centrala nervsystemet, kardiovaskulära systemet, och astronauternas cirkulationssystem. Det finns bevis för att människor som utsätts för stora doser av strålning från strålbehandling upplever kognitiva och beteendemässiga förändringar, och färska studier tyder på att dessa risker kan uppstå vid lägre doser för GCR, vilket skapar en möjlig risk för att driva ett rymdfarkoster. Rymdmiljövariabler (t.ex. mikrogravitation, CO2, brist på sömn, etc.) som producerar stress kan interagera med strålning på ett synergistiskt sätt och förvärra effekterna.

Med de senaste uppgraderingarna av NSRL, NASA förbättrar sin förmåga att förstå effekterna av strålning på kroppen. De mest anmärkningsvärda uppgraderingarna gjordes av GCR -simulatorn, vilket nyligen belystes i ScienceDirect.

"Det finns gott om forskning om akuta effekter av strålningsexponering men mycket lite om latenta effekter, och det senare liknar närmare de hälsoeffekter som förväntas av rymdflygning med lång varaktighet, "Lisa Carnell, Ph.D., Medicinsk motåtgärd bly för NASA rymdstrålning sagt. "Föreställ dig att jonbanor liknar regn; ibland faller det regn (solpartikelhändelse) och ibland lätt duggregn eller kraftigt, glesa droppar (liknande galaktisk kosmisk strålning). Med uppgraderingarna kan vi simulera olika typer av jonregn med flera typer av joner sekventiellt jämfört med bara en typ av jon åt gången."

GCR -uppgraderingarna gör det möjligt för forskare att snabbt byta jontyper och energiintensiteter. För att stödja dessa förbättringar, mjukvarukontroller tillkom för att möjliggöra smidig rörelse från mål till mål. Kylsystemet i en av elektronstrålejonkällan, eller EBIS-magneter uppgraderades för att hantera högre energiströmmar. Dessutom, nya sonder installerades i två av strållinjens magneter för att påskynda inställningsändringar.

Innan dessa uppgraderingar, byte av strålar var inte en enkel eller effektiv process i NSRL. Labbet designades ursprungligen för att utnyttja joner från Brookhavens Booster-accelerator, som producerar alla arter av joner inom en rad energier. Nu kan byte av jonarter och energier göras på några minuter. Mer realistiska studier och strålmotåtgärder genomförs eftersom utredare bättre kan simulera rymdmiljön.

Förbättringarna i strålenergi möjliggör täckning av en större del av GCR -spektrumet. Den större strålen gör det möjligt att utstråla många prover på en gång och öka genomströmningen och effektiviteten. Precisionskontroll ökar också noggrannheten för dosleverans. Enhetlig strålningsfältintensitet minskar också osäkerheten vid dosleveranser.

Detta resulterar i en mer exakt testmiljö för NASA-forskare som utvecklar olika typer av skärmningsmaterial för att skydda astronauter från strålning. HRP -utredare kan använda tekniken för att testa vävnadsprover som leder till hälsomotåtgärder för att skydda mot molekylär skada. Cancerforskare kan också utforska olika tungjonsterapier för att utrota tumörer. NSRL är ett av få labb i USA som kan bidra till forskning om strålterapi med tunga joner. Användare från NASA, nationella laboratorier, och mer än 50 institutioner och universitet i USA, Europa, och Japan testar medicinskt, biologisk, och fysiska prover med användning av NSRL -jonstrålningslinjen.

När NASA förbereder sig för att skicka människor längre och längre än någonsin tidigare, rymdstrålningsforskning fortsätter att öka vår förståelse av riskerna för människokroppen. Det krävs innovativ forskning på jorden för att stödja innovativ forskning i rymden. Och om den regniga dagen kommer, NASA kommer att förberedas.

NASAs Human Research Program (HRP) är dedikerat till att upptäcka de bästa metoderna och teknikerna för att stödja säkra, produktiva mänskliga rymdresor. HRP möjliggör utforskning av rymden genom att minska riskerna för människors hälsa och prestanda med hjälp av markforskningsanläggningar, den internationella rymdstationen, och analoga miljöer. Detta leder till utveckling och leverans av ett program inriktat på:människors hälsa, prestanda, och boendestandarder; motåtgärder och riskreducerande lösningar; och avancerad teknik för boende och medicinsk support. HRP stödjer innovativa, vetenskaplig mänsklig forskning genom att finansiera mer än 300 forskningsbidrag till respekterade universitet, sjukhus och NASA centrerar till över 200 forskare i mer än 30 stater.