科学家研究证明，鉴于辐射风险，火星载人任务应限制在四年以内

　　宇航员在执行火星探索任务时，将经历巨大的粒子辐射暴露，但这种危险也是可以减轻的。
　　上图：火星表面的载人任务概念图。
　　一个国际科学家合作组织表示，宇航员往返火星是安全的，但前提是任务时间不超过四年，并且载人飞行到这颗红色星球与众所周知的太阳周期刚好相吻合。
　　太空可以以各种不同的方式杀死你，粒子辐射是最严重的危害之一。 小剂量的电离辐射并不是问题 —— 长期暴露才是问题所在。粒子辐射的有害影响是累积的，会导致癌症、神经系统受损、白内障、放射病和生殖问题等健康问题，这些都会影响后代的健康。
　　当涉及到计划载人的火星之旅时，这些风险显然具有相关性，就像美国宇航局现在正在做的那样。 目前的计划是在短短12年内将美国宇航员送往这颗红色星球，因此 NASA 要了解如何保护其机组人员就显得非常重要。
　　事实上，一旦进入太空，宇航员将没有地球的磁层来保护他们。 即使有屏蔽，宇航员也会暴露在太阳高能粒子和银河宇宙射线中，后者对人类健康特别有害。
　　一个国际科学家团队最近调查了这个问题，以了解火星往返任务是否对人类来说太危险，以及此类任务的时间安排是否可以抵消潜在风险。 来自加州大学洛杉矶分校、麻省理工学院、GFZ Potsdam 和莫斯科斯科尔科沃科学技术研究所的研究人员参与了这项研究，该研究现已发表在科学杂志《太空天气》上。
　　上图：艺术家对载人火星任务的构想，包括火星表面的栖息地。
　　研究团队的计算参考了太阳系内粒子辐射的模型，以及这种辐射如何影响人类健康和航天器状态的模型。研究结果显示，前往火星的潜在任务不应超过四年，研究人员认为，＂虽然太空辐射对人类的火星任务施加了严格的限制，并存在现实的技术困难，但这样的任务仍然是可行的。＂
　　一个关键的发现与任务的时间安排有关。科学家们建议飞往火星的航班，在太阳活动高峰期起飞（2019年12月标志着前一次太阳活动的最低点，也是当前太阳活动周期的开始，下一次太阳活动高峰期预计在2025年7月 ）。太阳活动高峰期可能看起来是最糟糕的出发时间，但银河宇宙射线（最危险的高能粒子）在太阳活动高峰期间会发生偏转。事实上，银河系宇宙射线在太阳活动达到峰值后的6到12个月之间是处于最低点的。
　　这是个好消息，因为飞往火星的平均飞行时间约为9个月。 在火星待了大约两年后回程，似乎完全可行。 这将包括在不受磁层保护的火星表面上花费的时间。 持续四年多的火星任务是需要采取保护措施的，例如，更好的屏蔽、地下栖息地，甚至可能进行生物干预。
　　研究表明，前往火星的最短航程的下一个最佳窗口，将出现在2030年和2050年，这两个出发日期都对应于太阳活动高峰期的时期。 有趣的是，对于上一个太阳周期，从2000年开始的一次飞行中累积的最小有效剂量，却是在太阳活动高峰期期间。
　　上图：地球的磁层保护了万物生灵免受辐射伤害。
　　该研究的另一个关键发现，与航天器防护屏蔽的厚度有关。研究人员发现，厚厚的防护层可以保护船员，但只是在一定程度上。在超过一定厚度的阈值后，屏蔽层只会放大入射的辐射，而这是通过在航天器内部反弹辐射来实现的。研究报告称，在持续1.9年的任务期间，指定的最佳厚度的铝屏蔽，将使宇航员暴露在0.5西弗特的辐射中，而在持续3.8年的飞行后，宇航员的职业生涯所能承受的最大辐射剂量将达到 1 西弗特。
　　然而，研究人员承认，他们的分析仅限于铝屏蔽。 实际上，包括富氢复合材料在内的复合材料，可能更适用于深空栖息地。含有大量氢的碳复合材料等材料可能会改善屏蔽效果，并允许更长的飞行时间，因为含有轻元素的材料会导致较低的二次通量（反弹的粒子）。
　　这确实是个好消息，但它表明，在长期任务中保护宇航员仍然需要做很多工作。这新研究甚至没有涉及微重力的有害影响，微重力对人类健康也非常有害。当涉及到火星探索和生活的时候，我们有很强的动力，但确保人类的安全，将被证明是一项艰巨的挑战。
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