火星之旅阐明了未来宇航员的辐射风险

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载人火星飞行任务曾经是科幻小说的内容，但它已变得日益可行；5月31日发表在《科学》杂志上的一则新的报告就有关的辐射危害提出了深入的见解。

长期以来人们就知道接触辐射是深度太空飞行任务参与者会遭遇的一个问题。由于这些飞行任务会耗时数年，因此这样的任务会使飞船上的所有物品和所有人都暴露在大量的被称作银河宇宙射线（GCRS）的高能粒子当中，他们也会暴露于较低能量的太阳高能粒子（SEPs）。对以火星或其它深度太空位置作为目的地的太空船所吸收的辐射进行特征描绘对改善这些飞船的安全性是至关重要的。

如今，一则由西南研究所的Cary Zeitlin及其同事所撰写的报告详细描述了火星科学实验室（MSL）上的辐射环境；火星科学实验室（MSL）是2011年和2012年携带好奇号火星探测器至火星的飞船。先前对深度太空辐射环境所作的测量是通过使用没有屏蔽的器械进行的，而这样做对于了解人所面临的潜在危害而言却不甚理想，因为人只会在有屏蔽的飞船中进行深度太空旅行。

Zeitlin博士解释说：“我们的研究数据是不同的，因为我们所用的辐射探测器——辐射评估探测器或RAD——有着相当多的屏蔽。例如，Zeitlin及其同事采集读数的火星科学实验室（MSL）就得到了比阿波罗飞船上的屏蔽系统更加复杂的屏蔽系统的保护。因此我们的测量是首开先河的。”

火星科学实验室（MSL）从2011年11月26日到2012年8月6日的火星之旅持续了253天，其中大多数时间，RAD对MSL内部的高能粒子辐射进行了详尽的测量，并输出了丰富的数据集。Zeitlin说：“我看到RAD的性能如此之好而感到无比的高兴。”

由于火星科学实验室（MSL）提供的屏蔽类似于未来可能会在深度太空载人旅行中所使用的屏蔽，因此RAD所报告的飞船上的辐射剂量是具有现实性的。基于这些测量，并假设有着类似的屏蔽和在太阳活动周期时间，以及180天的旅程（这是NASA对飞往火星所需时间的典型估算），Zeitlin及其同事报告说，一名宇航员往返该“红色行星”所经受的辐射剂量将代表他所接受的终身辐射限度中的一大部分。

而在火星表面停留时会添加更多的辐射剂量。

由于Zeitlin及其团队的研究只考虑在往返火星的旅行中所接触的辐射，他说，他的团队下一步将继续检测好奇号探测器在火星表面所受到的辐射。“发布这些结果将给研究界更多的信息用于评估飞行任务的场景。”

鉴于NASA所考虑的某些火星着陆的场景，能够使用这些数据就变得特别重要。Zeitlin解释说：“在某些场景中，事件的顺序是前往火星之旅之后在火星表面停留约500天的时间并接着返回地球。在火星表面的时间是旅行中最长的部分。”

在Zeitlin及其团队的研究之前，曾经有过无数的模型来预测宇航员在火星飞行任务中可能经受的辐射。这些预测是用结合了所用飞船上的屏蔽分布的据理推测以及对太阳周期状态的假设的模型作出的，而这两者都会影响辐射的测量。

根据这些思路，Zeitlin博士解释说，他对火星科学实验室（MSL）在前往火星的旅程中的太阳周期状态感到意外。

他说：“基于几年前对太阳周期进展的预测，我们预计了2011年末及2012年的头半年是太阳活动的极大期或者接近极大期。”太阳活动极大期与太阳强磁场相关联，而强磁场会抑制GCRs的强度。相反，迄今太阳活动的峰值都一直非常微弱，且相对而言，几乎没有什么太阳活动。Zeitlin解释说：“由于微弱的太阳活动峰值，GCRs的流量就会在前往火星的途中处于偏高的位置。”

即便如此，这一研究的结果对在低至中度太阳活动的情况下的火星之旅是具有代表性的，这些研究结果处在先前模型预测的飞往火星任务辐射接触的范围之内。

Zeitlin博士对那些想用RAD结果做出有关人类火星飞行任务可行性明确声明的人提出了一个警示。“就NASA和其它太空机构所定义的职业接触限度而言，我们所检测到的辐射接触水平恰好处在可接受水平的边缘或可能超出了可接受水平的边缘。这些限度取决于我们对与接触宇宙射线有关的健康风险的了解，而目前这一了解还是相当有限的。”

一个研究人员的集体正在努力工作以更好地量化辐射风险。

Zeitlin说，作为火星科学实验室（MSL）科学团队的成员，并作为要更好地了解火星气候、地质学和矿物学这个范围更加广泛的使命的一部分是十分令人兴奋的。他说：“我们有着接受来自其它仪器结果的第一线位置。”“除了我们本身的工作之外，我们还须关注并了解其它仪器团队正在进行的杰出的研究。”
Zeitlin等人的报告得到了NASA及德国航天航空中心的支持。