用机载传感器和人体模型测试航天辐射暴露

　　

　　

　　华盛顿(路透社)-在名为Helga和Zohar的人体模型以及放置在航天器内的传感器的帮助下，科学家们收集了有关宇航员在地球屏蔽磁场外辐射暴露的宝贵数据，并深入了解如何更好地保护他们在像火星这样的长途太空旅行中。

　　研究人员公布了NASA“猎户座”飞船在2022年执行为期25天的无人驾驶“阿尔忒弥斯1号”绕月飞行并返回地球期间所经历的辐射水平的初步测量结果。使用包括美国宇航局的HERA和欧洲航天局的EAD传感器在内的仪器获得了连续的辐射数据。

　　如果宇航员要在地球轨道之外执行长期任务，辐射带来的危险是一个必须解决的主要问题。阿尔忒弥斯计划的目标是在十年内将宇航员送回月球表面，并在那里建立一个基地，作为未来人类探索火星的前奏。

　　银河宇宙射线和太阳耀斑期间射入太空的粒子等来源可能使宇航员面临辐射病、终生癌症风险增加、中枢神经系统问题和退行性疾病的高风险。

　　Helga和Zohar被设计成人类女性的身体，在猎户座太空舱中作为宇航员的替身，内置传感器测量他们皮肤和内脏的辐射暴露。Zohar穿上了一件防辐射背心。海尔加没有任何保护措施。

　　“Helga和Zohar是‘辐射幽灵’——复杂的人体模型，模仿人体对辐射的反应，配备了传感器来测量不同器官的剂量率，”美国宇航局休斯顿约翰逊航天中心空间辐射分析小组的物理学家斯图尔特·乔治说，他是发表在《自然》杂志上的研究报告的作者之一。

　　“这些幽灵被设计成代表女性的身体，因为女性通常比男性对辐射更敏感。乔治补充说:“从这些幻影中收集的数据为了解辐射如何在整个身体上沉积提供了有价值的见解，特别是在范艾伦带过境和行星际飞行期间。”

　　地球周围有两个被称为范艾伦辐射带的辐射区域。

　　位于科隆的德国航空航天中心航空医学研究所的辐射物理学家、该研究的主要作者托马斯·伯杰说:“目前我们正在对赫尔加和佐哈尔进行最终数据评估，完整的数据集将在未来几个月公布，”包括关于佐哈尔背心的防护效率。

　　研究人员发现，太空舱内部设计的屏蔽辐射能力最强的区域，包括在太阳耀斑等太空天气事件中为宇航员提供的“风暴避难所”，提供的防护能力是航天器屏蔽能力最差区域的四倍。伯杰说，这证实了未来任务的设计。

　　猎户座内部暴露在银河宇宙射线(穿越宇宙的高能粒子)下的暴露量比之前无人驾驶的行星际探测器上测量到的暴露量低了60%左右，这显示了为屏蔽辐射而设计的航天器的好处。

　　乔治说:“这些行星际宇宙射线很有趣，因为它们构成了长期太空飞行的大部分暴露，所以这种测量对于长期停留在月球上和未来过境火星很重要。”

　　猎户座在飞行过程中的方向影响了辐射暴露，当飞船在范艾伦带内部飞行时做90度转弯时，辐射暴露减少了一半。

　　乔治说:“这是因为范艾伦带的辐射是有方向性的，而翻转对辐射的路径提供了更多的屏蔽。”

　　

　　地球磁场在地球周围提供了一个保护外壳，防止太空辐射。国际空间站在它的轨道上运行。在阿尔忒弥斯1号任务中，猎户座比任何其他载人航天器都飞得更远，远远超过了磁场。

　　“我们对近地轨道载人飞行任务中的辐射暴露进行了大量测量，但很少对那些超出地球磁场保护范围的任务进行测量。我们所做的是由行星科学任务执行的，这些任务的辐射屏蔽比阿尔忒弥斯所使用的载人飞行器要轻得多。”乔治说。

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