In ogni vita deve cadere un po' di pioggia, ma nello spazio, uno dei maggiori rischi per la salute degli astronauti è la "pioggia" di radiazioni. Il programma di ricerca umana (HRP) della NASA sta simulando le radiazioni spaziali sulla Terra in seguito agli aggiornamenti dello Space Radiation Laboratory (NSRL) della NASA presso il Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Questi aggiornamenti aiutano i ricercatori sulla Terra a saperne di più sugli effetti delle radiazioni ionizzanti spaziali per aiutare a mantenere gli astronauti al sicuro durante un viaggio su Marte.

Le radiazioni sono uno dei rischi più pericolosi per l'uomo nello spazio, e uno dei più impegnativi da simulare qui sulla Terra. Il rischio per la salute umana aumenta significativamente quando gli astronauti viaggiano oltre l'orbita terrestre inferiore (LEO) al di fuori della magnetosfera. La magnetosfera protegge la Terra dagli eventi di particelle solari (SPE) e dalle radiazioni causate dal sole e dai raggi cosmici galattici (GCR) prodotti dai frammenti di supernova. Le particelle di radiazioni come gli ioni possono essere pericolose per l'uomo perché possono passare attraverso la pelle, depositando energia e danneggiando le cellule o il DNA lungo il percorso. Questo danno può aumentare il rischio di malattie più avanti nella vita o causare malattie da radiazioni durante la missione.

Le radiazioni possono causare danni al sistema nervoso centrale, sistema cardiovascolare, e sistema circolatorio degli astronauti. Ci sono prove che gli esseri umani esposti a grandi dosi di radiazioni dalla radioterapia sperimentano cambiamenti cognitivi e comportamentali, e studi recenti suggeriscono che questi rischi possono verificarsi a dosi inferiori per GCR, creando un possibile rischio per l'utilizzo di un veicolo spaziale. Variabili dell'ambiente spaziale (es. microgravità, CO2, mancanza di sonno, ecc.) che producono stress potrebbero interagire con le radiazioni in modo sinergico esacerbando gli impatti.

Con i recenti aggiornamenti alla NSRL, La NASA sta migliorando la sua capacità di comprendere gli effetti delle radiazioni sul corpo. Gli aggiornamenti più importanti sono stati apportati al simulatore GCR, che è stato recentemente evidenziato in ScienceDirect.

"C'è un'ampia ricerca sugli effetti acuti dell'esposizione alle radiazioni, ma molto poco sugli effetti latenti, e quest'ultimo assomiglia più da vicino agli effetti sulla salute attesi dal volo spaziale di lunga durata, "Lisa Carnell, dottorato di ricerca, Lo ha affermato il responsabile delle contromisure mediche per le radiazioni spaziali della NASA. "Immaginate che le traiettorie ioniche siano simili alla pioggia; a volte c'è un acquazzone (evento di particelle solari) e a volte c'è una pioggerellina leggera o pesante, goccioline sparse (simili alla radiazione cosmica galattica). Con gli aggiornamenti possiamo simulare diversi tipi di pioggia ionica con più tipi di ioni in sequenza rispetto a un solo tipo di ioni alla volta".

Gli aggiornamenti GCR consentono ai ricercatori di cambiare rapidamente tipi di ioni e intensità di energia. Per supportare questi miglioramenti, sono stati aggiunti controlli software per consentire un movimento fluido da un bersaglio all'altro. Il sistema di raffreddamento in una delle sorgenti di ioni a fascio di elettroni, o i magneti EBIS sono stati aggiornati per gestire correnti di energia più elevate. Inoltre, nuove sonde sono state installate in due dei magneti della linea di luce per accelerare le modifiche alle impostazioni.

Prima di questi aggiornamenti, la commutazione dei raggi di radiazione non era un processo facile o efficiente nella NSRL. Il laboratorio è stato originariamente progettato per sfruttare gli ioni dell'acceleratore Booster di Brookhaven, che produce tutte le specie di ioni entro una gamma di energie. Ora il cambio di specie ed energie di ioni può essere fatto in pochi minuti. Vengono condotti studi più realistici e test di contromisure alle radiazioni perché gli investigatori possono simulare meglio l'ambiente spaziale.

I miglioramenti nell'energia del raggio consentono la copertura di una parte maggiore dello spettro GCR. Il raggio più grande consente di irradiare numerosi campioni contemporaneamente e aumentare la produttività e l'efficienza. Il controllo di precisione aumenta anche l'accuratezza per l'erogazione della dose. L'uniformità dell'intensità del campo di radiazione riduce anche le incertezze nelle consegne di dose.

Ciò si traduce in un ambiente di test più accurato per i ricercatori della NASA che stanno sviluppando vari tipi di materiali di schermatura per proteggere gli astronauti dalle radiazioni. Gli investigatori dell'HRP possono utilizzare la tecnologia per testare campioni di tessuto che portano a contromisure sanitarie per proteggere dai danni molecolari. I ricercatori sul cancro possono anche esplorare varie terapie ioniche pesanti per sradicare i tumori. L'NSRL è uno dei pochi laboratori negli Stati Uniti in grado di contribuire alla ricerca sulla radioterapia con ioni pesanti. Utenti della NASA, laboratori nazionali, e più di 50 istituzioni e università negli Stati Uniti, Europa, e test medico in Giappone, biologico, e campioni fisici utilizzando la linea del fascio ionico NSRL.

Mentre la NASA si prepara a inviare gli umani più lontano e più a lungo che mai, la ricerca sulle radiazioni spaziali continua a far progredire la nostra comprensione dei rischi per il corpo umano. Ci vuole una ricerca innovativa sulla Terra per supportare la ricerca innovativa nello spazio. E se arriva il giorno di pioggia, La NASA sarà preparata.

Il programma di ricerca umana (HRP) della NASA è dedicato alla scoperta dei migliori metodi e tecnologie per supportare la sicurezza, viaggi spaziali umani produttivi. HRP consente l'esplorazione dello spazio riducendo i rischi per la salute umana e le prestazioni utilizzando strutture di ricerca a terra, la Stazione Spaziale Internazionale, e ambienti analogici. Ciò porta allo sviluppo e alla realizzazione di un programma incentrato su:salute umana, prestazione, e standard di abitabilità; contromisure e soluzioni di mitigazione del rischio; e tecnologie avanzate di abitabilità e supporto medico. HRP supporta innovazione, ricerca scientifica umana finanziando più di 300 borse di ricerca a rispettate università, ospedali e centri della NASA a oltre 200 ricercatori in più di 30 stati.