Bay lơ lửng trên Trái Đất, các phi hành gia được chứng kiến ​​những khung cảnh ngoạn mục, nhưng môi trường của họ cũng tiềm ẩn những rủi ro.

Một trong những mối nguy hiểm nghiêm trọng nhất là bức xạ vũ trụ - một mối nguy vô hình có thể làm tổn thương tế bào, tăng nguy cơ ung thư và ảnh hưởng đến sức khỏe lâu dài.

Việc bảo vệ các phi hành gia khỏi những mối đe dọa vô hình này đòi hỏi công nghệ tiên tiến, kế hoạch cẩn thận và các chiến lược đổi mới.

Hiểu về bức xạ không gian

Bức xạ không gian đến từ nhiều nguồn, bao gồm Mặt trời, các thiên hà xa xôi và tia vũ trụ di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Không giống như trên Trái đất, nơi bầu khí quyển và từ trường bảo vệ chúng ta, các phi hành gia tiếp xúc trực tiếp với bức xạ này trên quỹ đạo hoặc trong các nhiệm vụ thám hiểm không gian sâu.

Tiến sĩ Francis Cucinotta, Giáo sư Vật lý Y tế, cho biết Tia vũ trụ thiên hà (GCR) đặt ra một thách thức đặc biệt vì chúng có khả năng ion hóa cao và có thể gây ra tổn thương DNA phức tạp mà các cơ chế sửa chữa của cơ thể khó có thể khắc phục.

Sự kiện hạt Mặt trời: Các vụ nổ proton từ Mặt trời có thể gây ra các đỉnh bức xạ ngắn hạn, đặc biệt nguy hiểm trong các nhiệm vụ kéo dài bên ngoài từ trường bảo vệ của Trái đất.

Tia vũ trụ thiên hà: Các hạt năng lượng cao từ bên ngoài hệ mặt trời liên tục bắn phá tàu vũ trụ, từ từ gây tổn thương mô và DNA theo thời gian.

Ví dụ: Trong các sứ mệnh Apollo, các phi hành gia đã tiếp xúc với liều lượng bức xạ cao hơn giới hạn thông thường trên Trái đất, dẫn đến việc phát triển các tiêu chuẩn che chắn hiện đại.

Bước hành động: Theo dõi dự báo thời tiết không gian giúp các nhà lập kế hoạch sứ mệnh lên lịch các hoạt động ngoài tàu vũ trụ khi hoạt động mặt trời thấp, giảm nguy cơ tiếp xúc.

Thiết kế tàu vũ trụ bảo vệ

Việc che chắn các phi hành gia khỏi bức xạ bắt đầu từ kỹ thuật chế tạo tàu vũ trụ. Các vật liệu hấp thụ hoặc làm lệch hướng bức xạ, cùng với việc bố trí chiến lược khu vực sinh hoạt, là rất quan trọng.

Che chắn nhiều lớp: Tàu vũ trụ hiện đại sử dụng các lớp nhôm, polyetylen và nước để giảm sự xâm nhập của bức xạ. Các bể chứa nước thường được đặt xung quanh cabin của phi hành đoàn như một rào chắn bổ sung.

Hầm trú bão: Một số tàu vũ trụ bao gồm các khu vực nhỏ, được che chắn kỹ lưỡng, nơi các phi hành gia có thể trú ẩn trong các sự kiện hạt mặt trời đột ngột.

Ví dụ: Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) có một “nơi trú ẩn an toàn” được chỉ định, nơi các phi hành gia có thể tập trung trong các cơn bão mặt trời, giảm thiểu tiếp xúc với bức xạ.

Bước hành động: Đối với các nhiệm vụ không gian sâu trong tương lai, các kỹ sư đang thử nghiệm các vật liệu giàu hydro có khả năng chặn các hạt năng lượng cao hiệu quả hơn, kết hợp thiết kế nhẹ với khả năng bảo vệ mạnh mẽ.

Theo dõi sức khỏe và các biện pháp đối phó

Ngay cả khi có lớp chắn, các phi hành gia vẫn cần được theo dõi sức khỏe liên tục. Các cơ quan vũ trụ theo dõi liều lượng bức xạ và áp dụng các chiến lược để giảm thiểu tác động của nó lên cơ thể.

Máy đo liều đeo được: Các thiết bị được các phi hành gia đeo đo mức độ tiếp xúc bức xạ theo thời gian thực, cho phép điều chỉnh ngay lập tức lịch trình hoạt động.

Các biện pháp đối phó y tế: Chế độ ăn giàu chất chống oxy hóa, thuốc và các bài tập thể dục được sử dụng để giảm tổn thương tế bào do bức xạ và duy trì sức khỏe tổng thể.

Ví dụ: Trên ISS, các thành viên phi hành đoàn tuân theo các kế hoạch tập thể dục và dinh dưỡng được thiết kế cẩn thận nhằm hỗ trợ sức khỏe tim mạch và xương khớp đồng thời giảm thiểu rủi ro liên quan đến bức xạ.

Bước hành động cụ thể: Việc tích hợp dữ liệu sức khỏe cá nhân vào kế hoạch nhiệm vụ đảm bảo rằng khả năng dễ bị tổn thương do bức xạ của từng cá nhân được xem xét, từ đó tối ưu hóa các biện pháp bảo vệ.

Chuẩn bị cho các sứ mệnh không gian sâu

Việc mạo hiểm vượt ra ngoài quỹ đạo Trái đất thấp làm tăng đáng kể mức độ phơi nhiễm bức xạ, khiến các chiến lược bảo vệ càng trở nên quan trọng hơn. Các sứ mệnh lên sao Hỏa và các khu định cư trên Mặt Trăng đòi hỏi những phương pháp tiếp cận mới để đảm bảo an toàn cho phi hành đoàn.

Che chắn khu định cư: Các khu định cư trên Mặt Trăng và sao Hỏa có thể sử dụng đất bề mặt (regolith) hoặc các vật liệu được thiết kế đặc biệt để che chắn không gian sống khỏi bức xạ vũ trụ.

Thời gian thực hiện sứ mệnh: Lập kế hoạch di chuyển trong thời kỳ hoạt động mặt trời thấp làm giảm khả năng xảy ra các sự kiện hạt mặt trời nguy hiểm.

Ví dụ: Chương trình Artemis của NASA xem xét cả thiết kế khu định cư và thời gian thực hiện sứ mệnh để bảo vệ các phi hành gia khỏi bức xạ có hại trong các sứ mệnh lên Mặt Trăng.

Bước hành động cụ thể: Thử nghiệm các nguyên mẫu khu định cư trong môi trường mô phỏng trên Trái đất giúp các nhà khoa học đo lường hiệu quả che chắn và tinh chỉnh thiết kế trước khi đưa phi hành đoàn vào không gian sâu.

Nhìn về phía trước

Bảo vệ sức khỏe của phi hành gia khỏi bức xạ vũ trụ là một thách thức phức tạp, đang phát triển. Những tiến bộ trong vật liệu, giám sát sức khỏe và lập kế hoạch sứ mệnh là rất quan trọng cho việc khám phá an toàn. Mỗi khám phá không chỉ bảo vệ những người mạo hiểm vào không gian mà còn nâng cao hiểu biết của chúng ta về sinh học bức xạ và khả năng phục hồi của con người.

Mối đe dọa vô hình của bức xạ vũ trụ có vẻ đáng sợ, nhưng với sự chuẩn bị kỹ lưỡng, công nghệ tiên tiến và hiểu biết sâu sắc về các mối nguy hiểm trong vũ trụ, các phi hành gia có thể khám phá biên giới cuối cùng trong khi vẫn đảm bảo an toàn tối đa.