2011年11月26日，火星科學(xué)實驗室（MSL）啟程離開地球，開始了歷時253、長達(dá)5.6億千米、將好奇號火星車送上那顆紅色行星的慢慢旅程。一路上，美國西南研究院領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)的輻射評估探測器（RAD），在太空艙內(nèi)部對高能粒子輻射環(huán)境進(jìn)行了細(xì)致的測量，為未來載人飛往火星的計劃提供了重要的參照。
卡里·蔡特林博士（Cary Zeitlin）介紹說：“就累計輻射劑量而言，這就相當(dāng)于每五到六天接受一次全身CT掃描?！辈烫亓质敲绹髂涎芯吭嚎臻g科學(xué)及工程部的首席科學(xué)家，也是測量火星科學(xué)實驗室前往火星途中所受高能粒子輻射這項研究的第一作者，研究結(jié)果于2013年5月31日發(fā)表在《自然》雜志上。
“了解前往火星或其他深空目的地的載人太空艙內(nèi)部的輻射環(huán)境，對于規(guī)劃未來的載人航天任務(wù)來說，是至關(guān)重要的，”蔡特林說，“根據(jù)RAD的測量數(shù)據(jù)，除非航天推進(jìn)系統(tǒng)能夠得到迅速的提升，否則在往返火星的旅途中，當(dāng)飛船及內(nèi)部的乘員暴露在行星際空間的輻射環(huán)境中，只依靠飛船本身加以防護(hù)時，宇航員接受到的輻射照射將在整個任務(wù)的輻射劑量中占到很大的一部分?！?/p>
前往深空探索的宇航員會遇到兩種可能導(dǎo)致健康風(fēng)險的輻射照射：一種是長期存在的低劑量銀河系宇宙線（GCR），另一種則是有可能短期出現(xiàn)的太陽高能粒子（SEP），后者與耀斑及日冕物質(zhì)拋射等太陽活動有關(guān)。輻射劑量的單位則是西弗或毫西弗（1/1000西弗）。
銀河系宇宙線往往是高能、高穿透性的粒子，普通飛船提供的適度防護(hù)無法阻止它們。這些高能粒子包括少量所謂的重離子，也就沒有電子陪伴的原子核。人們已經(jīng)知道，重離子能夠?qū)е碌纳飩Γ绕渌愋偷牧Ｗ痈鼑?yán)重。
涉及宇航員安全的太陽粒子，通常是動能達(dá)到幾百兆電子伏特的質(zhì)子。太陽活動通常會產(chǎn)生非常大量的高能質(zhì)子，還有高能氦離子和更重的離子，但極少產(chǎn)生跟銀河系宇宙線差不多的更高能量的粒子流。相較而言，典型的太陽高能粒子能量較低，這意味著飛船對太陽高能粒子的防護(hù)，比防護(hù)銀河系宇宙線要有效得多。
“搭乘著人類進(jìn)入深空的飛船，很可能會配備一間‘太陽風(fēng)暴庇護(hù)所’，以抵御來自太陽的高能粒子，”蔡特林說，“但銀河系宇宙線就更難以阻擋，就算飛船的外殼用30厘米厚的鋁板制成，也不會降低多少輻射劑量。”不過，并不是說對于銀河系宇宙線，我們就沒有任何辦法可以防護(hù)了。在接受果殼網(wǎng)的采訪時，蔡特林說：“我們相信輕質(zhì)材料會比鋁材料提供更好的防護(hù)，不過即使是最佳的防護(hù)，也只能適度降低輻射劑量。輻射仍是一個大問題?！?/p>
“RAD的數(shù)據(jù)顯示，飛船在巡航途中接受到的銀河系宇宙線照射劑量相當(dāng)于每天1.8毫西弗。對于采用現(xiàn)有航天推進(jìn)系統(tǒng)往返火星的任務(wù)來說，往返途中接受到的總輻射劑量大約是0.66西弗?！边@樣的輻射劑量不會立即致命，但是世界各國的空間機構(gòu)對宇航員所能受到的輻射劑量都設(shè)定了上限。
蔡特林對果殼網(wǎng)說：“設(shè)定上限是為了防止宇航員受到長期的傷害。主要的擔(dān)心在于，暴露在輻射中可能會對許多年以后宇航員晚年的健康造成影響。”長期人口研究已經(jīng)表明，輻射照射會提高一個人在一生中罹患癌癥的風(fēng)險；接受1西弗劑量的輻射照射，患致命癌癥的風(fēng)險就會提高5%?！懊绹詈骄衷O(shè)定的上限要比1西弗低很多，僅僅是往返火星所受的0.66西弗照射，就會超過美國宇航局的上限?！?/p>
花在火星表面上的時間可能還會大大增加火星任務(wù)的總輻射劑量，具體要取決于宇航員在火星表面的防護(hù)條件和他們在火星上停留的時間長短。蔡特林向果殼網(wǎng)透露，這正是他的下一步研究計劃——評估未來人類火星殖民地所受的輻射照射。隨著好奇號火星車成功著陸火星，并且在火星表面展開探測任務(wù)，RAD正在測量火星表面的輻射環(huán)境?！拔覀兿ＭM快發(fā)表來自火星表面的測量結(jié)果，這將幫助我們更全面地了解NASA考慮過的載人火星任務(wù)中，宇航員將會面對什么樣的環(huán)境。”
“科學(xué)家需要用實際的測量數(shù)據(jù)來檢驗理論和模型，而這恰恰是RAD現(xiàn)在正在提供的，”唐納德·M·哈斯勒說，“這些測量數(shù)據(jù)將幫助我們更好的了解輻射如何穿越深空，了解輻射會如何影響和改變飛船本身的結(jié)構(gòu)?！惫估帐敲绹髂涎芯吭旱捻椖恐鞴埽彩沁@項RAD研究的首席研究員。他說，“飛船可以稍稍防護(hù)一部分能量較低的粒子，但其他粒子能夠不受阻礙地穿透飛船，或者分解成次級粒子?！?/p>
在RAD測量到的輻射當(dāng)中，只有大約5%的劑量與太陽粒子有關(guān)，原因有二：在它飛往火星的途中，太陽處在活動周期中相對平靜的時期；飛船本身也提供了一部分防護(hù)。載人往返火星的任務(wù)中，宇航所受的輻射照射將取決于住所的防護(hù)能力，以及不可預(yù)測的大型太陽高能粒子爆發(fā)事件。即使如此，RAD測量的結(jié)果也能很好地代表，太陽活動處在中等偏低時前往火星的宇航員可能會受到的輻射。
在談到火星一號等項目提出的單程前往火星計劃時，蔡特林不愿意多加評論。“不論如何，輻射問題都先必須得到解決，”他總結(jié)道，“然后人類才能夠一次花上幾個月到幾年時間，向深空進(jìn)軍?！?/p>
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