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人類を火星に送る際の見えない問題

火星に人を送るのは容易なことではない。人や物資を宇宙に送り、安全に別の惑星に着陸させるという明らかな課題がある。そして、到着したら、呼吸する空気、飲む水、食べる食物のある安全な居住地が必要になる。しかし、有人火星探査の最大の障害は、まったく目に見えず、見落とされがちなものかもしれない。それは、人体に大損害を与える宇宙放射線だ。イーロン・マスク氏が火星都市の計画を練るのに忙しい一方で、人類の宇宙探査に取り組んでいる専門家たちはより慎重だ。人類が安全に探査できるようにしたいのであれば、火星に行くことは最も難しいことではないかもしれない。国際宇宙ステーションでの数十年にわたる研究から、微小重力は視力障害から筋肉の減少まで、身体にさまざまな影響を及ぼすことがわかっています。しかし、地球を離れるということは、重力から離れるだけでなく、保護バブルから離れることを意味します。そして、宇宙放射線への曝露が人間の健康に及ぼすさまざまな影響について、私たちはようやく学び始めたばかりです。地球を離れるということは、重力から離れるだけでなく、保護バブルから離れることを意味する。宇宙放射線は、太陽フレアという形で現れる太陽活動と、銀河宇宙線と呼ばれる高エネルギー粒子という2つの主な発生源から生じます。「銀河宇宙線は死にゆく星から発せられ、その放射線は宇宙空間を旅するときに宇宙空間の一部となります」と、放射線生物学者で放射線の専門家であるエレノア・ブレイクリー氏は説明します。宇宙放射線による健康リスクは数多くあるが、その理解は十分ではない。がんリスクを高め、中枢神経系に影響を及ぼし、心臓病や白内障などの退行性影響を増大させ、免疫系を変化させると考えられている。これらの影響を軽減する方法が見つかれば、宇宙飛行士が安全に火星を訪問できるかどうか、あるいは健康被害があまりにも危険で人が火星に足を踏み入れられないかどうかが決まるだろう。異なるタイプの放射線宇宙探査の特有の課題は、低レベルの放射線に長期間さらされることです。これは、地球上でのほとんどの放射線被曝とはまったく異なります。われわれが持っているデータのほとんどは、ガンマ線やX線などの放射線の健康影響に関するもので、これらは「均一なスプレーボトルのようなパターン」で体全体にダメージを与えると、放射線健康研究についてNASAに助言する放射線生物学者のグレッグ・ネルソン氏は説明する。しかし、銀河宇宙線は、線路のように直線的に体内を移動する。「つまり、ダメージは顕微鏡的スケールに集中し、そのダメージは集中しているため、体にとって修復がはるかに困難になる」とネルソン氏は述べた。この種の宇宙放射線は、胸部レントゲン撮影の低線量被曝とは違います。その代わりに、光速に近い速度で移動する荷電粒子が脳を直撃し、1 マイクロ秒以内に 10,000 個の細胞を一斉に混乱させる様子を想像してください。必ずしもそれらの細胞にダメージを与えるわけではありませんが、非常に異常な方法で細胞を活性化します。そして、それがどのような影響を与えるのかはまだわかっていません。「これは、私たちがトラック構造と呼んでいる特徴であり、新しい異なる効果が発生する可能性を高めます」とネルソン氏は語った。「そのダメージは非常に集中しているため、体にとって修復が非常に困難です」地球上のほとんどの放射線はDNAを分解することでがんを引き起こす可能性があるが、最新の研究では、これらの荷電粒子がニューロン間の接続やニューロン内のミトコンドリアを破壊するなど、まったく別の方法で脳に損傷を与える可能性があることが示唆されている。問題が複雑化するもう一つの懸念は、宇宙飛行士が被ばくするのは放射線だけではないということだ。宇宙旅行では、健康問題を引き起こすことがよく知られている微小重力にも対処しなければならない。 筋肉が重力に逆らって働かなくなるため、筋肉組織が失われるなど、より明らかな影響もあります。しかし、脳のリモデリングなど、他の影響の証拠もあります。「つまり、組織が通常とは異なる方法で活性化されるということです」とブレイクリー氏は説明し、灰白質と白質の量の変化などが挙げられます。しかし、その影響については、「心理的または生理的な影響はどのようなものでしょうか。私たちにはわかりません。」研究者たちは、微小重力と放射線被曝の影響がどのように複合するかを調べ始めている。「相互作用があるという証拠はいくつかある」とネルソン氏は言う。「現時点では、それが相加的効果なのか、相乗効果なのかは誰にも分からない」。言い換えれば、効果が互いに積み重なるか、あるいは組み合わせるとさらに悪い結果をもたらすのかは明らかではない。ネルソン氏は、骨の健康、中枢神経系の血液脳関門、および目の特定の機能の変化の証拠を、オープンな研究分野として指摘した。 げっ歯類を対象とした最近の研究によると、放射線被曝と睡眠不足の組み合わせも認知障害をさらに悪化させる可能性がある。これには、長期宇宙ミッションによる孤立と閉じ込めによる精神的負担のさらなる影響は考慮されていない。 宇宙旅行には健康上のリスクが数多くあり、それらがどのように相互作用するかを知るには、まだ十分な情報がありません。 SpaceX スターシップは、2024 年 6 月 6 日にテキサス州ボカチカのスターベースから 4 回目の飛行テストに出発します。 写真：チャンダン・カンナ / - via Getty Images火星へ向かうNASA 自身の計算によれば、火星への長期ミッションでは宇宙飛行士が 1 シーベルト以上の放射線を浴びる可能性があり、これは NASA が許容する生涯被曝限度を超えている。しかし、火星に人を送る場合、放射線による最大のリスクは移動期間中である。火星の表面では、惑星の表面にいることである程度保護されるため、本当に懸念されるのは宇宙で過ごす時間である。 1 か月までの期間であれば、影響は深刻にはならないだろう。しかし、宇宙での 6 か月から 1 年の期間に目を向け始めると、「少なくともげっ歯類の研究では、何らかの変化を捉えられる範囲に入ってきます」とネルソン氏は言う。「そして、それが人間にどう当てはまるかは、まだはっきりとわかっていません。」放射線リスクを軽減するために、旅行する時期を選ぶことができます。太陽は約 11 年の周期で活動しており、太陽活動極大期に最も活動が活発なときに旅行すると、太陽から宇宙線を押しのける物質が多くなります。しかし、それは太陽粒子現象の増加と一致するため、心配しなければならない太陽からの放射線が多くなります。NASAが研究している原子力推進などの技術を使えば宇宙滞在時間を短縮できるが、それには独自のリスクが伴う。特に打ち上げ中に何か問題が起きた場合、爆発によって放射性物質が地球の大気圏に拡散する恐れがある。 問題の緩和宇宙飛行士を放射線から守る方法としては、遮蔽などがあります。しかし、これも簡単なことではありません。「直感的に、私たちはみな『鉛を身の回りに十分置き、下着も鉛製にしておけば大丈夫』と考えるようになりました。X 線やガンマ線などについては、特に放射線が一方向からやってくる場合は、おそらくその通りでしょう」とネルソン氏は言う。しかし、あらゆる方向からやってくる荷電粒子の場合はそうはいかない。 「荷電粒子に関しては、起こることの一つは、粒子が細かく砕けることです」とネルソン氏は言う。「そして、小さな破片は大きな破片よりも深くまで浸透する能力があります。そのため、遮蔽物を増やすと、実際に問題が悪化することがあります。」放射線遮蔽には、二次破片をあまり生成せずに大きな破片から保護する「スイートスポット」があります。最も効果的な遮蔽の一部は、金属ではなく、水素原子が多く、小さな破片を生成する可能性が低いポリエチレンなどの材料です。…