Chroniczna demencja po podróży na Marsa
Wg specjalistów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, przez bombardowanie wysokoenergetycznymi cząstkami z promieniowania kosmicznego astronauci nie zapamiętają dużo z podróży na Marsa.
Podczas eksperymentów zespół Charlesa Limolego badał zjawisko tzw. mózgu kosmicznego i stwierdził, że ekspozycja na wysokoenergetyczne cząstki powoduje u gryzoni długoterminowe uszkodzenia mózgu, skutkując problemami poznawczymi i demencją.
Nie jest to dobra wiadomość dla astronautów wysłanych w trwającą 2-3 lata podróż w dwie strony na Marsa. Środowisko kosmiczne stwarza unikatowe zagrożenia [...]. Ekspozycja na cząstki może prowadzić do szeregu powikłań ze strony ośrodkowego układu nerwowego, które będą się utrzymywać długi czas po locie. Należą tu [...] deficyty pamięciowe, lęk, depresja i problemy z podejmowaniem decyzji. Wiele zaburzeń może się utrzymywać i postępować całe życie.
W ramach eksperymentu w Brookhaven National Laboratory gryzonie napromieniano całkowicie zjonizowanym tlenem i tytanem. Później zwierzęta trafiły do laboratorium Limolego.
Pół roku po ekspozycji naukowcy nadal stwierdzali znaczący poziom zapalenia mózgu i uszkodzenia neuronów. Badania obrazowe ujawniły, że sieć mózgowa została upośledzona w wyniku spadku liczby dendrytów i kolców dendrytycznych. Towarzyszyło temu pogorszenie wyników uzyskiwanych w testach uczenia i pamięci.
Autorzy publikacji z pisma Science Advances zauważyli także, że promieniowanie wpływało na wygaszanie strachu. Deficyty w tym zakresie mogą sprawiać, że ktoś staje się podatny na lęk, co staje się problematyczne w czasie 3-letniej podróży na i z Marsa.
Podobne, ale silniej zaznaczone dysfunkcje poznawcze występują u poddawanych radioterapii pacjentów z nowotworami mózgu.
Demencyjne objawy rozwijają się w ciągu miesięcy, czas potrzebny, by dotrzeć na Marsa, wystarczy więc z naddatkiem, by się pojawiły. W przypadku ludzi pracujących na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ekspozycja nie jest aż tak duża, bo nadal chroni ich magnetosfera Ziemi.
Limoli podkreśla, że analizowane są różne częściowe rozwiązania wskazanego problemu. Statki kosmiczne można np. projektować w taki sposób, by znajdowały się w nich obszary ze wzmocnioną powłoką (byłyby one przeznaczone do odpoczynku i snu). Tak czy siak wysokoenergetyczne cząstki będą przenikać przez statek. Nie ma przed nimi realnej ucieczki. Zespół Kalifornijczyka pracuje więc nad strategiami farmakologicznymi, które wymiatają wolne rodniki i zabezpieczają przekaźnictwo nerwowe.
Komentarze (44)
Sławko, 11 października 2016, 09:14
To nie można statku otoczyć magnetosferą? Owinąć go drutem miedzianym, lub aluminiowym i (a może nawet nadprzewodnikiem) i puścić prąd? Podejrzewam, że wystarczyłoby słabe pole magnetyczne, aby znacznie ograniczyć ilość przenikających cząstek. Mylę się?
tempik, 11 października 2016, 09:48
mylisz się
żeby na drodze kilku cm odchylić te rozpędzone czastki to trzeba by generować poteżne pole..... pomijając problem z zasilaniem takiej tarczy, to nie wiem czy to pole niebyłoby bardziej szkodliwe od samych częstek 
a co do samego badania szczurów to słabe to badanie.... wystawienie szczura na stałą ekspozycję stałego promieniowania o niczym nie świadczy. przeciez w przestrzeni kosmicznej jest pogoda, tak jak na ziemi. można trafić na jakąś falę mocnego promieniowania i sie troche za mocno opalić, ale można i trafić w spokojną pogodę. heliosfera sporo wysokoenergetycznych częstek z galaktyki odbija, więc jakby udało się prognozować pogodę słońca to byłoby bezpieczniej.
chociaż z drugiej strony nie da się nakreślić pogody na ziemi na 2-3 lata, na słońcu tym bardziej...
thikim, 11 października 2016, 10:51
Dlatego trzeba się wspomóc farmakologią.
Można też tak zaprojektować rakietę aby ludzie zajmowali w niej jak najkorzystniejsze położenie. Czyli np. otoczeni wodą którą i tak trzeba zabrać ze sobą.
Do tego promieniowanie ze Słońca można osłabić umieszczając ludzi w jak najdalszym miejscu rakiety.
Nie wiem na ile to już zrealizowano w obecnych projektach.
A ostatecznie, może mieć astronauta i amnezję byle czytać i rozumieć słowa nie zapomniał
ww296, 11 października 2016, 11:30
Sprawa znów rozbija się o napęd niekinetyczny. Gdyby dysponować takim napędem to można by przechwycic jakiś gruz z orbity czy nawet księżyca i ustawić między statkiem a słońcem.
Wody przy dzisiejszej technice nie będzie Za wiele na takim statku bo masa musi być bardzo ograniczona. A woda będzie wykorzystywana w obiegu zamkniętym.
Sławko, 11 października 2016, 14:04
Z Wikipedii: "Przeciętna indukcja magnetyczna pola magnetycznego w jądrze zewnętrznym wynosi 25 gausów - 50 razy tyle
co na powierzchni Ziemi."
Czyli na powierzchni Ziemi to już tylko pół gausa.
A im dalej od jądra tym słabsze.
I to wystarcza, aby cząstki wiatru słonecznego "omijały" tak wielki obiekt jak Ziemia.
Ktoś wie jak to przeliczyć (oszacować) dla takiego małego obiektu jak statek powiedzmy wielkości ISS?
Tzn. Jak silne musiałoby być pole na ISS, aby omijały go cząstki w takim stopniu jak Ziemię?
Superman, 11 października 2016, 14:06
To może zamiast odchylać - odbić lub pochłonąć. Pierwsze co mi przyszło do głowy to tarcza/folia ołowiana lub... bariera z niesporczaków pochłaniających większość promieniowania
pogo, 11 października 2016, 14:43
Z tego co kojarzę to tarcza ołowiana musiałaby mieć co najmniej kilkadziesiąt cm grubości, a wydaje mi się, że widziałem nawet wyniki przekraczające metr, aby wyrównać do obecnych wymagań.
Pole magnetyczne Ziemi kieruje sporą część odchylonych cząstek w stronę biegunów, nie wiem czy to nas satysfakcjonuje w przypadku statku kosmicznego.
thikim, 11 października 2016, 14:48
Ale to mimo wszystko nie jest jakieś niemożliwe. Zauważ że jeśli przyjmiemy kształt rakiety to kosmonauci mogą być od czubka dziesiątki metrów blach, powietrza, a nawet i ołowiu od szczytu rakiety.
Da się tam upchać i z ołowiu coś sporego.
tempik, 11 października 2016, 16:00
najistotniejsze jest to że zamiast misji wetknięcia flagi na marsie za te same pieniądze można by sfinansować wiele wypasionych bezzałogowych misji. ale rozumiem że podatnik będzie bardziej dumny jak Amerykanin wbije flagę, niż natykając się nie na pierwszej stronie gazety wzmiankę o jakimś tam robocie dokonującym jakiegoś odkrycia.
thikim, 11 października 2016, 16:04
Ochrona życia zazwyczaj nie jest tania
a czy dobra? Cóż, jedni mówią że dobra inni że zła 
Ołów się kiepsko wykorzystuje. Pod tym względem woda jest lepsza (pisałem o niej wcześniej) ale może być i stal do konstrukcji czegoś na Marsie.
Gość Astro, 11 października 2016, 16:34
Bardzo wiele zależy od geometrii pola, ale przyjmijmy do oszacowania, że nasz statek otaczamy "barierą ochronną" w postaci pola jednorodnego, np. dwa płaskie magnesy nad i pod statkiem. Niech owa bariera rozciąga się na odległość 10 m od statku, czyli promień Larmora (zakładamy, że cząstki atakują nas prostopadle do linii sił pola magnetycznego) wynosi r = 5 m. Przyjmijmy, że mamy taki sobie rozbłysk słoneczny, z którego popintalają protony z prędkościami rzędu 0,5 c.
Wymagana indukcja pola magnetycznego B = m*v/(q*r) to ok. 0,3 T, czyli 3000 gausów (fizycy odradzają stosowanie Gs, bo nazbyt kojarzy się z gigasekundą
).
Szału nie ma, ale plomby z zębów z pewnością wyrywa.
Edycja: r = 5 m przyjąłem "inżyniersko" dla bezpieczeństwa.
Sławko, 11 października 2016, 18:09
Dzięki Astro za oszacowanie tego pola.
No to mamy rozwiązanie problemu. Wystarczy wysłać astronautów ze zdrowym uzębieniemGość Astro, 11 października 2016, 18:23
Zdrowe zęby i brak mózgu to zapewne doskonała metoda na odporność dowolnie dużego pola magnetycznego.
radar, 11 października 2016, 19:01
A czy ta osłona musi być do okólna czy wystarczy tarcza od strony Słońca?
Bo jeśli "tarcza" to te 3000 gausów można by umieścić x metrów dalej od kapsuły mieszkalnej. Na prawie wszystkich statkach kosmicznych współczesnych filmów widzimy jakieś potężne, długie kratownice, etc... "uczmy się"
Pytanie czy pole ochronne tarczy nie zakrzywi protonów z powrotem na tą samą ścieżkę za nią?
KacperM, 11 października 2016, 19:21
Gdybyśmy dysponowali dobrym napędem podróż uległaby znacznemu skróceniu. Niestety nic takiego nie pojawia się na horyzoncie. Nawet EM drive daje niewielki ciąg i potrzeba czasu aby się rozpędzić. Innym problemem to odpowiednie źródło zasilania. Tutaj też są spore problemy.
Generalnie to powinna być z każdej strony. Choć najbardziej energetyczne cząstki będą lecieć właśnie od strony Słońca o ile się nie mylę.
Gość Astro, 11 października 2016, 19:44
Doskonały pomysł Radar. Problem zapewne tylko w tym, że każdy pojazd jest jakoś "stabilizowany osiowo", czyli siem krenci…
Idąc tropem SF postawiłbym na jakąś "samodzielną tarczę magnetyczną".
Przewrotnie nieco, to pomyślałem o sferze Dysona.
radar, 11 października 2016, 19:58
Pomyślałem o Solarisie, ale tam w sumie lecieli bezpośrednio w stronę Słońca więc problem stabilizacji osiowej vs. nakierowanie na Słońce im odpadł.
Natomiast "nie widzę problemu", żeby tarcza stanowiła wycinek większego pierścienia i przesuwała się po nim osłaniając odpowiednią strefę za nią.
Moje poprzednie pytanie pozostaje aktualne:
czy za magnetosferą promieniowanie nie będzie ~takie samo jak przed nią?
Obrazek trochę odpowiada.
https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Magnetosphere_rendition.jpg
Pytanie jak duża musiałaby być ta sfera i o jakiej mocy, żeby schować parę m3 przestrzeni dla załogi?
EDIT: ten jest trochę lepszy:
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Structure_of_the_magnetosphere-en.svg
Gość Astro, 11 października 2016, 20:08
No nie do końca. W Solaris bohaterowie generalnie orbitują wokół Solaris, która jest planetą. Jak się robi zbyt słonecznie (wschodzi gwiazda macierzysta), to przymykają pancerne okiennice i włączają chłodzenie (właściwie robi to automat).
Podejrzewam, że promieniowanie kosmiczne dalej jest problemem, ale mówiliśmy chyba (o ile złapałem) o leku na katar (bez odwołania do tytułu Mistrza
), a nie o leku na wszelkie przypadłości. 
radar, 11 października 2016, 20:42
Oczywiście, bo się pomyliłem
Nie chodziło mi o Mistrza, a o "W stronę słońca", tam lecieli takiem pierdolnikiem z tarczą z przodu:)
Nieistotne. W rys. 2 wynika, że może jednak nie trzeba by dużej sfery żeby uzyskać jakąś strefę neutralną.
tempik, 11 października 2016, 20:59
Zakładając że zagrożenie jest jedno i punktowe-slonce, to może cewka na długim,kilkudziesiecio metrowym wysięgniku? Wtedy wystarczy małe pole i odchylenie wiązki o ułamek stopnia, co wystarczy do ominięcia statku. Ale pewnie sie mylę, to by było za proste
Gość Astro, 12 października 2016, 08:37
To jest właśnie problematyczne. W artykule mowa o "promieniowaniu kosmicznym" (zdecydowanie izotropowym), i choć nie szukałem oryginalnej publikacji, to domyślam się, że chodzi o pierwotne promieniowanie kosmiczne. Tutaj jednak pewna nieścisłość, bo o ile taki proton z rozbłysku słonecznego o energii powiedzmy 108 eV pole ziemskie "odchyli", to dla protonu promieniowania kosmicznego o energii rzędu 1020 eV wiele już do powiedzenia nie ma. Generalnie chroni nas przed takimi "torpedami" dobra atmosfera, w której te ostatnie wywołują całe pęki promieniowania wtórnego.
tempik, 12 października 2016, 09:03
też nie patrzyłem do źródeł więc tylko gdybam
kluczowe jest jak gęsty jest ten grad pocisków z głębokiego kosmosu. słońce to jak granat trzymany w ręku - nie da się uniknąć zranienia odłamkami, bliskie gwiazdy to granat wybuchający np 30m od nas- prawdopodobieństwo wyłapania odłamka jest już małe, dalekie gwiazdy,czarne dziury to już granat wybuchający 100m dalej - trzeba mieć niezłego pecha żeby zarobić odłamkiem... a z życiem jest jak z wieżą z kratownic. nie wystarczy seria z kałacha żeby ją powalić, trzeba przekroczyć pewien próg uszkodzeń żeby się zawaliła. z komórkami i DNA jest tak samo, problemy zaczynają sie przy pewnej(zależnej od gatunku) ilości uszkodzeń DNA i struktur komórkowych.
glaude, 12 października 2016, 10:34
Przyznam, ze od czasu studiów nie śledziłem tematu. Z medykamentów przeciw promieniowaniu przypomina mi się tylko jod (przy Czernobylu w płynie Lugola) i cystamina. Ta druga jednak nadawała sie tylko jednorazowo, a nie do wielokrotnego stosowania.
Na szczęście ze względu na olbrzymi rozwój radioterapii pewnie są nowe i lepiej tolerowane przez ludzi (pacjentów) środki. Podejrzewam, ze muszą być tez na wyposażeniu pracowników elektrowni jądrowych i reaktorów w instytutach naukowych, na wypadek nieprzewidzianych okoliczności.
KacperM, 12 października 2016, 10:49
Astro protony z odległych zakątków wszechświata są bardziej energetyczne niż te ze Słońca ? Wydawało mi się, że te z bliższego zródła? Jeszcze dochodzi kwestia promieniowania elektromagnetycznego gamma, na które pole magnetyczne nie pomoże. Pytanie jak energetyczne jest to promieniowanue?