Előfizetés a lapra

Sugárvédelem az űrben

A hét kutatója, interjú, műszer, sugárvédelem, űrkutatás

2016/03/30

Az űrhajósokra leselkedő veszélyek közül a kozmikus sugárzás jelenti az egyik legnagyobb rizikót. Hirn Attila, az MTA Energiatudományi Kutatóközpont Űrdozimetriai Kutatócsoportjának vezetője részt vesz az üstököskutató Rosetta-programban is, de főként a sugárzások hatását vizsgálja. A Nemzetközi Űrállomás (ISS) fedélzetén szolgálatot teljesítő dózismérő, a TRITEL fejlesztőjével arról beszélgettünk, milyen kockázatokkal jár a sugárterhelés és hogyan lehet ellene védekezni?

– A világűr vagy a sugárzások iránti érdeklődése volt előbb?

– Középiskolásként vettem részt a Magyar Asztronautikai Társaság űrtáboraiban és ott találkoztam először olyan magyar szakemberekkel, akik itthon foglalkoznak űrkutatással. Meglepett, hogy mennyi ága van az űrtevékenységnek még hazánkban is. Az egyetemen a diplomatéma választása során láttam, hogy űrdozimetriával is lehet foglalkozni. Az – akkori nevén – KFKI Atomenergiai Kutatóintézetben Apáthy István csoportjába kerültem mint diplomamunkás. Az Európai Űrügynökség diákműholdja, az ESEO volt az első űrprogram, amiben aktívan részt vettem, aztán itt ragadtam. Alapvetően a kíváncsiság hajt, de ebből jönnek az eredmények is, ha az ember elég kitartó és megmarad az érdeklődése. A világűrben a kozmikus sugárzási tér jellemzői, tulajdonságai, az ezzel kapcsolatos kockázatok nem teljesen ismertek. Ez izgat, ezeket szeretném megismerni.

– A Nemzetközi Űrállomáson is végeznek dózismérést. Velük hogy kerültek kapcsolatba?

– Az Orosz Tudományos Akadémia egyik társ-kutatóintézetével van nagyon régi jó kapcsolatunk még az Interkozmosz időkből. Az intézetünkben fejlesztett Pille nevű dózismérő különböző változatai is velük együttműködésben kerültek föl többek között az ISS-re, csakúgy, mint a TRITEL.

– Mennyire veszélyes hely az űrállomás sugárzás szempontjából?

– Van egy alap háttérsugárzás a Földön, ami folyamatosan mind­annyiunkat ér. Sokan dolgoznak sugárveszélyes helyeken: atomerőműben, sugárterápiás központokban stb. Ők általában potenciálisan és „csak” munkaidejükben vannak kitéve többletsugárzásoknak. Az elfogadott éves dóziskorlátuk a lakosságinak hússzorosa. Leegyszerűsítve, ha ezt az értéket elérik, nem dolgozhatnak ilyen munkakörben.

 A TRITEL a Nemzetközi Űrállomás Columbus moduljában

(FOTÓ: NASA/ESA, 2012. DECEMBER 22.)

Az ISS lakóit viszont folyamatosan éri a sugárzás, ami a földi háttérsugárzáshoz képest több mint százszor nagyobb. Az űrhajósok számára a határértékeket úgy határozták meg, hogy mekkora az a teljes sugárzásmennyiség, ami a hátralévő életük során még elfogadható kockázattal jár, ha ezt a földi egyéb munkahelyi kockázatokhoz viszonyítjuk. Az űrállomás sugárvédelmi szempontból viszonylag védettnek mondható, ugyanis a Föld mágneses védőburka alatt kering, és viszonylag vastag az űrállomás fala. Sőt vannak védettebb területek is, például éppen ott, ahol dolgoznak, nagyobb az árnyékolás, mert tele van pakolva műszerszekrényekkel és mindenféle eszközökkel. Viszont ahol alszanak, ott általában csak az űrállomás fala árnyékolja őket.

 Mindenestre úgy tudnak védekezni például egy nagyobb napkitörés esetén, ha védettebb helyre vonulnak. A magas hidrogéntartalmú, jellemzően víztartalmú anyagok jó árnyékolók. Vannak olyan mérések – és ebben mi is részt vettünk –, ahol azokat a vizes törölközőket és kendőket, amelyeket tisztálkodásra használnak az űrhajósok, speciális paplanszerű zsákokban tárolva felhelyezik az űrállomás falára. Mérésekkel is bizonyították, hogy ettől valóban csökken az adott helyen a dózis mértéke.

 Tudnak azzal is védekezni, hogy úgy forgatják el az űrállomást, hogy a kevésbé érzékeny részeket érje közvetlenül az esetleges napkitörés. Amennyiben a dózismérők azt mutatnák, hogy megengedhetetlenül nagyra nőtt a sugárzás mértéke – ilyen szerencsére mindezidáig nem történt meg és nagy valószínűséggel nem is fog –, meg tudják szakítani a repülést és néhány órán belül vissza tudnak térni a Földre. Két Szojuz-űrhajó mindig fent van, hogy a hatfős személyzetet bármikor evakuálni lehessen.

– Az olyan hosszú távú űrutazásoknál, mint a tervezett Mars-expedíció, hogyan lehet védekezni?

 – Lehet szimulációkat, számításokat végezni itt a Földön is, de mindig a helyszíni mérések a meghatározóak. A világűrben ugyanis egyszerre jelentkeznek a különböző hatások, illetve sokkal komplexebb maga a sugárzási tér is. Végeztek kísérleteket alacsonyabb rendű élőlényekkel. Nemcsak az ISS-re vittek fel ilyeneket, hanem olyan visszatérő műholdakra is, mint például a BIOPAN, amelyen voltak magyar fejlesztésű detektorok. Ezekkel magasabb pályára lehet menni, hogy eltávolodjanak a Föld mágneses védőburkától, és közvetlenül lehet mérni a kozmikus sugárzás hatásait. Ma már tudjuk, hogy az élő sejtek hogyan reagálnak, de sokkal bonyolultabb az összkép egy adott szerven vagy élő szervezeten belül. A sejtek kommunikálnak egymással, javítómechanizmusok működnek, és van, hogy a sugárzás hatása egy szomszédos sejtben fejti ki hatását. Már egy egér vizsgálatából is sok mindenre lehet következtetni, de nagy hibát követnénk el, ha az így szerzett tudást egy az egyben az emberre alkalmaznánk.

A TRITEL-RS kísérlet a Nemzetközi Űrállomás Zvezda moduljában

 (FOTÓ: ENYERGIA/IMBP/ROSZKOZMOSZ, 2013. ÁPRILIS 5.)

 A marsutazás esetében a bolygóközi térben a Föld magnetoszférája már nem nyújt védelmet. Ha utazás közben történik egy nagyobb napkitörés, a töltött részecskékkel szemben kis rendszámú elemekkel lehet leghatékonyabban védekezni. Elsősorban az űrhajón amúgy is jelen lévő vizet használnák föl árnyékolásra. Megfelelő tartályokban vagy paplanokban tárolnák, és ezekkel bélelnék a megfelelő helyeket. Ezeket a megoldásokat most is tesztelik a Földön. Bár egy órába is beletelhet egy átrakodási művelet, de ez már elegendő lehet. A töltött részecskék jelentős része ugyanis a napkitörés észlelését követő 1-2 napot követően ér csak el a Föld vagy a Mars térségébe. A Mars felszínén is ki lehet alakítani egy bunkert, de inkább a felszín alá lenne célszerű behúzódni, mivel a bolygónak nincs számottevő magnetoszférája, és légköre is meglehetősen ritka.

 A sugárzás árnyékolása mellett kísérleteznek olyan szerekkel, amelyekkel a szervezet sugárzásálló képességét lehet növelni rövid időre oly módon, hogy a keletkezett szabadgyököket hatástalanítják. Olyan űrruhákat is ki lehet alakítani, amelyek jobban védenek adott szerveket, ami űrséta során lehet fontos.

 Van egy nagyon érdekes elképzelés, ami jelenleg még sci-fi kategóriába tartozik. Abból indultak ki, hogy ha olyan jól megvéd bennünket a Föld mágneses tere, miért ne tehetnénk fel egy nagyobb mágneses dipólust az űrhajóra vagy akár a marsbázisra. Ez eltéríthetné vagy befoghatná a töltött részecskéket, tehát egy mini Van Allen-övet hoznának létre. A technikai megvalósítás ma még nagy probléma, de néhány évtized múlva akár realitássá és kézenfekvő megoldássá válhat.

– Milyen hatása van, illetve lehet a sugárzásnak az űrhajósokra?

– Amit eddig a korlátokról mondtam, az mind a földi gyakorlatból ered, ahol teljesen más a sugárzás összetétele. A világűrben ez jellemzően töltött részecskéket jelent, és ezek hatásait csak részben ismerjük. Sejtszinten a sugárzás következményeit elég jól ismerik, de hogy az emberi szervekre vagy az egész szervezetre milyen lehet, azt csak részben ismerjük. Eddig kb. 550-en jártak a világűrben, ebből 24-en hagyták el a Föld közvetlen térségét. Ebből nem lehet sok következtetést levonni.

 És ott vannak még a komplex hatások. A kozmikus sugárzás mellett a súlytalanság, pontosabban a mikrogravitáció és a pszichológiai hatások együttese nagyobb, mint külön-külön. Továbbá a sugárzásnak a rák kockázatának megnövekedése mellett egyéb hatásai is vannak. Mindezt kutatni kell és nemcsak a fizikusi, hanem élettani oldalról is.

 TRUPKA ZOLTÁN

 

2016/6