Promieniowanie kosmiczne to jedno z poważniejszych zagrożeń, z jakimi muszą mierzyć się astronauci podczas długotrwałych misji poza orbitą Ziemi. Aleksandra Rutczyńska, inżynier z Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR), projektuje czujniki promieniowania latające m.in. w kapsułach Orion podczas misji Artemis. Jej detektory uczestniczyły zarówno w bezzałogowej misji Artemis 1 (2022 r.), jak i w Artemis 2 — pierwszej od ponad 50 lat misji załogowej w okolice Księżyca, która odbyła się na początku kwietnia 2025 roku.
Dwa źródła zagrożenia
Promieniowanie, z którym mają do czynienia astronauci, pochodzi z dwóch głównych źródeł. Pierwsze to promieniowanie kosmiczne docierające spoza Układu Słonecznego — m.in. z wybuchów supernowych w odległych galaktykach. Drugie jest bezpośrednio związane z aktywnością Słońca, które w regularnym cyklu 11-letnim przechodzi przez okresy spokoju i wzmożonej aktywności. Sam lot dookoła Księżyca trwający około 10 dni dostarcza dawkę porównywalną do tomografii komputerowej całego ciała — nie jest to wartość alarmująca. Problem pojawia się przy dłuższej obecności w przestrzeni kosmicznej: dawki kumulują się, a ich długofalowy wpływ na zdrowie nie jest jeszcze w pełni zbadany. Wiadomo natomiast, że promieniowanie uszkadza DNA i że w ekstremalnych przypadkach może wywołać chorobę popromienną.
W historii eksploracji kosmosu nie odnotowano dotąd żadnego przypadku choroby popromiennej wśród astronautów, choć w latach 70. XX wieku sytuacja była bliska krytycznej. Między misjami Apollo 16 i Apollo 17 doszło do silnego rozbłysku słonecznego. Gdyby któraś z załóg przebywała w tym czasie na powierzchni Księżyca — bez osłony statku, magnetosfery ani atmosfery Ziemi — konsekwencje zdrowotne mogłyby być poważne.
Schron z tego, co pod ręką
Astronauci dysponują procedurami awaryjnymi na wypadek gwałtownego wzrostu promieniowania. W kapsule Orion przewidziano możliwość budowania doraźnego schronu z materiałów dostępnych na pokładzie: zbiorników z wodą, ubrań i innego wyposażenia. Woda jest szczególnie skuteczna jako osłona radiacyjna, bo zawiera duże ilości wodoru efektywnie pochłaniającego promieniowanie. Inną metodą jest zmiana orientacji statku — podczas misji Artemis 1 obrócenie kapsuły o 90 stopni spowodowało spadek dawki promieniowania w niektórych jej miejscach o połowę.
Rutczyńska pracuje również nad manekinami wypełnionymi dozymetrami, używanymi do pomiaru promieniowania w różnych częściach ciała. W misji Artemis 1 poleciały dwa takie manekiny — Helga i Zohar — wykonane z tworzywa sztucznego o właściwościach zbliżonych do ludzkich tkanek i naszpikowane kilkunastoma tysiącami czujników. Zohar miała na sobie kamizelkę ochronną, Helga leciała bez niej. Porównanie danych z obu manekinów pozwoli ocenić skuteczność dodatkowych osłon.
Miniaturyzacja i nowe misje
Detektory opracowywane przez zespół z DLR noszą nazwę M-42 — nawiązującą jednocześnie do Mgławicy Oriona i do serii eksperymentów Matrioszka, w których biorą udział fantomy. Urządzenia działają na styku elektroniki i programowania systemów wbudowanych: mikrokontroler zbiera dane z czujników, które następnie analizowane są po powrocie misji na Ziemię. Celem kolejnych generacji jest miniaturyzacja, obniżenie poboru mocy oraz rozszerzenie zakresu energii rejestrowanych przez detektor. Jak zaznacza Rutczyńska, łączna baza danych o skutkach promieniowania na organizm człowieka jest wciąż niewielka — w historii ludzkości w kosmosie przebywało zaledwie około 700 osób, a w pobliżu Księżyca zaledwie kilkadziesiąt. Każda misja dostarcza więc danych, których wcześniej po prostu nie było.
