Las principales fuentes de radiación en el espacio.

Un grupo internacional de científicos de 20 organizaciones de todo el mundo, con la participación de especialistas del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT), ha compilado una lista de eventos para aumentar la radiorresistencia del cuerpo humano . Los científicos dicen que la resistencia a la radiación ionizante es una condición necesaria para una colonización espacial exitosa.

La radiorresistencia es la inmunidad de las células, tejidos, órganos u organismos a los efectos de la radiación ionizante. Se sabe que muchos organismos vivos en la Tierra tienen una radiorresistencia sorprendente. Por ejemplo, la bacteria Deinococcus radiodurans y los tardígrados pueden soportar la dosis más alta de radiación ionizante de aproximadamente 5,000 grises (5 millones de rad), es decir, 5 kilojulios por kilogramo de masa, mientras que las dosis de más de 1000 grises hacen que los tardígrados sean infértiles. Al mismo tiempo, para una persona, solo 4-10 grises se consideran una dosis letal . El registro entre los organismos vivos pertenece a los arqueo-extremófilos Thermococcus gammatolerans , que se puede garantizar que solo se maten por la radiación de más de 30,000 grises .

La radiación cósmica y la microgravedad son dos factores principales que afectan la salud humana en el espacio fuera del campo magnético protector de la Tierra. Estos factores limitan significativamente las perspectivas de vuelos espaciales a largo plazo. Debe reconocerse que la necesidad de proteger el cuerpo humano de los efectos nocivos de la radiación cósmica se ignora en gran medida. Por ejemplo, Elon Musk planeó el inicio de la colonización marciana en 2024, pero no presentó un esquema integral de protección radiológica.

Pero para los vuelos al espacio profundo, incluido el vuelo a Marte, la exposición a la radiación representa una de varias categorías de riesgo inaceptable , ya que las dosis totales recibidas por los astronautas ciertamente excederán significativamente los límites de dosis establecidos bajo el actual sistema de protección contra la radiación de la NASA . De acuerdo con el paradigma de la NASA, para viajar a Marte , el límite máximo del riesgo de muerte por exposición a la radiación está dentro del 3% . Es decir, de seis astronautas con una probabilidad del 83%, cinco (0.97 ^ 6) deberían sobrevivir, y de doce con una probabilidad del 69%, once (0.97 ^ 12) sobrevivirán. Este es un resultado perfectamente aceptable. Según los analistas, entre todos los casos fatales, principalmente la muerte vendrá de tumores malignos (cáncer).

Para lograr una mortalidad dentro del rango normal (3%) o inferior, es necesario introducir sistemas de protección adicionales, incluidos nuevos conceptos biotecnológicos que resuelvan este problema y brinden la oportunidad de comenzar la era de los vuelos tripulados al espacio profundo.

Los componentes principales de la radiación cósmica son los eventos de protones solares (SPS) y la radiación cósmica galáctica (SCI). Obviamente, la contribución del ATP a la dosis total de radiación de los astronautas será insignificante durante las largas misiones lejos de la Tierra y el Sol. En consecuencia, el principal tipo de radiación en el efecto sobre el cuerpo es GKI, que consiste principalmente en partículas de alta energía.

En principio, la radiación ionizante interactúa a lo largo de pistas de partículas cargadas con moléculas biológicas como el ADN. El proceso es en gran medida estocástico y puede dañar el ADN a través de interacciones directas (por ejemplo, ionización y excitación) o a través de interacciones indirectas, como la producción de especies reactivas de oxígeno como resultado de la radiólisis de las moléculas de agua.

Según las estimaciones actuales , viajar a Marte y de regreso expondrá a los astronautas a dosis de radiación de 660 mSv. Aunque existen grandes incertidumbres con respecto a las evaluaciones de riesgos para la salud (cáncer) de la exposición a la radiación cósmica, esta dosis sola representa más de la mitad del límite de exposición total para toda la carrera de astronautas de la NASA, que se establece en 800-1200 mSv . Obviamente, de acuerdo con los principios actuales de radioprotección, las misiones más largas serán inaceptables para las personas en términos de riesgo de cáncer.

La Agencia Espacial Europea (ESA) está llevando a cabo una intensa investigación sobre la posibilidad de vuelos espaciales de larga distancia. Dado que el vuelo se llevará a cabo principalmente bajo el control de sistemas automáticos, donde prácticamente no se requiere la participación de astronautas, la tripulación espacial estará literalmente bajo custodia durante muchos meses sin ningún trabajo. Tales situaciones pueden ser peligrosas, especialmente para los astronautas mismos. Por lo tanto, la ESA cree que es más sabio sumergir a las personas en animación suspendida (hibernación, es decir, hibernación). Actualmente, la ESA ha lanzado el proyecto Aurora, que está considerando una opción de hibernación de la tripulación . Los científicos tienen la intención de utilizar mecanismos biológicos que permitirán que la tripulación duerma y, por lo tanto, reduzca el metabolismo del cuerpo a un mínimo absoluto.

Vale la pena enfatizar que la idea de una posible hibernación durante largos vuelos espaciales también fue investigada en la URSS en 1969, pero, desafortunadamente, después de la muerte del jefe del programa espacial soviético Sergey Korolev, el proyecto de la misión soviética tripulada a Marte se cerró, y todo el trabajo relacionado con él implementación terminada. Los resultados de estos estudios incluyeron datos sobre la hiperresistencia a diversos factores dañinos, incluidas dosis letales de radiación ionizante, sobrecargas fatales a largo plazo e hipoxia hipobárica en ratones (consulte el libro "Hipobiosis y criobiosis: pasado, presente y futuro" de Nikolai Nikolaevich Timofeev, MD, especialista en el campo de la aviación y la medicina espacial, jefe del laboratorio de nanocitofisiología del Instituto de Nanotecnología del Fondo Internacional para la Conversión).

Existe la teoría de que la radiorresistencia se puede entrenar pre-irradiando el cuerpo con pequeñas dosis de radiación ionizante. Está bien establecido que la radiorresistencia puede establecerse genéticamente y heredarse en al menos algunos organismos. También hay medicamentos con propiedades radioprotectoras:

• preparación en: Ex-Rad (ON 01210.Na), que es una sal de sodio de 4-carboxiestiril-4-clorobencilsulfona;
• en: CBLB502;
• amifostina (en: amifostina) 'WR2721';
• filgrastim (en: Filgrastim) ('Neupogen');
• pegfilgrastim (en: Pegfilgrastim) ('Neulasta');
• ácido kójico

Un artículo publicado enumera posibles formas de reducir el riesgo para la salud de los astronautas de la radiación ionizante. Los científicos ofrecen varios enfoques: selección médica de candidatos resistentes a la radiación radiorresistentes (y sus descendientes a quienes se transmiten los genes), tecnologías de regeneración de tejidos y terapia celular, ingeniería genética, terapia génica, evolución experimental, hibernación, biobancos, etc.


Formas de reducir los riesgos para la salud de la radiación espacial durante los viajes espaciales

Aún no hay pantallas

Debido a las altas energías de las partículas cargadas de HKI, penetran fácilmente los materiales de protección pasivos. A pesar del hecho de que también se están estudiando tecnologías de blindaje activo, aún no se han logrado avances significativos en la reducción significativa de los flujos de GKI a niveles adecuados para vuelos espaciales humanos prolongados (ver análisis para evaluar la efectividad de todas las posibles opciones de protección activa ).

En este sentido, es importante estudiar las diversas perspectivas para aumentar la radiorresistencia humana utilizando los últimos avances en biotecnología. Entonces, ¿cuáles son algunas de las formas en que los científicos pueden mejorar la radiorresistencia?

Formas de aumentar la radiorresistencia en humanos

1. Realización de cambios genéticos utilizando tecnologías innovadoras en la edición de genes en combinación con el conocimiento moderno de las vías moleculares para contrarrestar el daño del ADN inducido por la radiación.
2. Medicina regenerativa.
3. Adaptación de radio a baja dosis.
4. El uso de compuestos orgánicos deuterados.
5. Biostasis (una desaceleración significativa de todos los procesos vitales en el cuerpo).

Es posible una combinación de todos estos métodos.

Además, en este trabajo científico se presta mucha atención a la protección radiofónica. Según algunos autores, algunas de las ideas podrían usarse para aliviar otros efectos nocivos de los viajes espaciales largos, como el deterioro muscular y óseo. Las biotecnologías descritas como la ingeniería genética, la medicina regenerativa, la biostasis y el sueño criogénico en el futuro pueden encontrar aplicación no solo en la astronáutica, sino también en la medicina terrestre, incluso para prolongar la vida humana.

“En este documento, estamos explorando opciones observables que pueden usarse para aumentar la estabilidad biomédica humana para la exploración y colonización espacial. También busca identificar el vínculo entre el envejecimiento, la longevidad y la radiorresistencia, y explora las formas en que los estudios para mejorar la radiorresistencia humana podrían mejorar sinérgicamente la salud de las personas. En última instancia, estudiamos cómo trabajar en un área bien financiada de investigación aeroespacial puede impulsar el progreso en gerontología biomédica, que sufre una grave falta de fondos a pesar de las serias dificultades económicas causadas por el envejecimiento demográfico ", dice Franco Cortese, autor principal trabajo científico, subdirector de la Fundación de Investigación en Biogerontología.

"Esta hoja de ruta sienta las bases para mejorar la biología humana más allá de nuestros límites naturales para garantizar no solo una larga esperanza de vida y resistencia a las enfermedades, sino también la seguridad durante la futura exploración espacial", dijo João Pedro de Magalhães ), coautor del artículo, administrador de la Biogeronology Research Foundation.

Tarde o temprano, tendremos que hacer esto: abandonar la Tierra e ir al espacio profundo, dice Dmitry Klokov, jefe de la sección de radiobiología y atención médica de los laboratorios nucleares canadienses, uno de los autores del trabajo científico. Tal viaje fuera de la magnetosfera terrestre causará un gran daño a la salud de los astronautas debido a los efectos de la radiación cósmica. Por lo tanto, es mejor comenzar a pensar de antemano sobre cómo haremos frente a esta tarea.

El artículo científico fue publicado el 6 de marzo de 2018 en la revista Oncotarget (doi: 10.18632 / oncotarget.24461).