अंतरिक्ष में विकिरण के मुख्य स्रोत

मॉस्को इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी (MIPT) के विशेषज्ञों की भागीदारी के साथ दुनिया भर के 20 संगठनों के वैज्ञानिकों के एक अंतरराष्ट्रीय समूह ने मानव शरीर के रेडियोसिस्टेंस को बढ़ाने के लिए घटनाओं की एक सूची तैयार की है । वैज्ञानिकों ने कहा कि सफल अंतरिक्ष उपनिवेशण के लिए आयनीकरण विकिरण का प्रतिरोध एक आवश्यक स्थिति है।

रेडियोरसिस्टेंस कोशिकाओं, ऊतकों, अंगों या जीवों की प्रतिरक्षा है जो आयनकारी विकिरण के प्रभावों के लिए है। यह ज्ञात है कि पृथ्वी पर रहने वाले कई जीवों में अद्भुत रेडियोरसिस्टेंस है। उदाहरण के लिए, डाइनोकोकस रेडियोड्यूरंस बैक्टीरिया और टार्डिग्रेड्स लगभग 5,000 ग्रे (5 मिलियन रेड) के आयनिंग विकिरण की उच्चतम खुराक का सामना करने में सक्षम हैं , अर्थात, प्रति किलोग्राम द्रव्यमान में 5 किलोग्राम, जबकि 1000 से अधिक ग्रे की खुराक टार्डिग्रेड्स बांझ हैं। इसी समय, एक व्यक्ति के लिए, केवल 4-10 ग्रे को घातक खुराक माना जाता है । जीवित जीवों के बीच का रिकॉर्ड पुरातन -अति- ऊष्मीय थर्मोकॉकस गैमेटोलरन्स का है , जिसे केवल 30,000 से अधिक ग्रे के विकिरण से मारने की गारंटी दी जा सकती है ।

पृथ्वी के सुरक्षात्मक चुंबकीय क्षेत्र के बाहर अंतरिक्ष में होने पर मानव स्वास्थ्य को प्रभावित करने वाले कॉस्मिक विकिरण और माइक्रोग्रैविटी दो मुख्य कारक हैं। ये कारक दीर्घकालिक अंतरिक्ष उड़ानों के लिए संभावनाओं को सीमित करते हैं। यह माना जाना चाहिए कि मानव शरीर को कॉस्मिक विकिरण के हानिकारक प्रभावों से बचाने की आवश्यकता को काफी हद तक नजरअंदाज किया जाता है। उदाहरण के लिए, एलोन मस्क ने 2024 में मार्टियन उपनिवेश की शुरुआत की योजना बनाई, लेकिन एक व्यापक विकिरण सुरक्षा योजना पेश नहीं की।

लेकिन मंगल ग्रह की उड़ान सहित गहरे अंतरिक्ष में जाने वाली उड़ानों के लिए, विकिरण जोखिम अस्वीकार्य जोखिम की कई श्रेणियों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है, क्योंकि अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा प्राप्त कुल खुराक संभवतः वर्तमान नासा विकिरण सुरक्षा प्रणाली के तहत स्थापित खुराक सीमा से अधिक हो जाएगी। मंगल की यात्रा के लिए नासा के प्रतिमान के अनुसार, विकिरण जोखिम के कारण मृत्यु के जोखिम की अधिकतम सीमा 3% के भीतर है । यानी 83% की संभावना वाले छह अंतरिक्ष यात्रियों में से, पांच (0.97 ^ 6) जीवित होना चाहिए, और बारह में से 69% की संभावना के साथ, ग्यारह (0.97 ^ 12) बच जाएगा। यह पूरी तरह से स्वीकार्य परिणाम है। सभी घातक मामलों में, मुख्य रूप से मौत घातक ट्यूमर (कैंसर) से आएगी, विश्लेषकों का कहना है।

सामान्य सीमा (3%) या उससे कम की मृत्यु दर प्राप्त करने के लिए, नई जैव-तकनीकी अवधारणाओं सहित अतिरिक्त सुरक्षा प्रणालियों को पेश करना आवश्यक है जो इस समस्या को हल करेंगे और मानवयुक्त उड़ानों के युग को गहन स्थान में शुरू करने का अवसर प्रदान करेंगे।

ब्रह्मांडीय विकिरण के मुख्य घटक सौर प्रोटॉन घटनाएँ (एसपीएस) और गांगेय ब्रह्मांडीय विकिरण (एससीआई) हैं। जाहिर है, पृथ्वी और सूर्य से दूर लंबे अभियानों के दौरान अंतरिक्ष यात्रियों की कुल विकिरण खुराक में एटीपी का योगदान नगण्य होगा। नतीजतन, शरीर पर प्रभाव में मुख्य प्रकार का विकिरण जीकेआई है, जिसमें मुख्य रूप से उच्च-ऊर्जा कण होते हैं।

सिद्धांत रूप में, आयनिंग विकिरण जैविक अणुओं जैसे डीएनए के साथ चार्ज कणों के पटरियों के साथ बातचीत करता है। प्रक्रिया काफी हद तक स्टोकेस्टिक है और प्रत्यक्ष बातचीत (जैसे, आयनीकरण और उत्तेजना) के माध्यम से या अप्रत्यक्ष इंटरैक्शन के माध्यम से डीएनए को नुकसान पहुंचा सकती है, जैसे कि पानी के अणुओं के रेडिओलिसिस के परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का उत्पादन।

वर्तमान अनुमानों के अनुसार , मंगल और पीठ की यात्रा करने से अंतरिक्ष यात्री 660 mSv की विकिरण खुराक का खुलासा करेंगे। हालाँकि कॉस्मिक रेडिएशन के संपर्क में आने से स्वास्थ्य जोखिम आकलन (कैंसर) के बारे में बहुत अनिश्चितताएं हैं, लेकिन यह खुराक अकेले ही पूरे नासा अंतरिक्ष यात्री के कैरियर के लिए कुल एक्सपोज़र सीमा का आधे से अधिक बना देती है, जो 800-1200 mSv पर सेट है। जाहिर है, रेडियोप्रोटेक्शन के मौजूदा सिद्धांतों के अनुसार, अब मिशन लोगों को कैंसर के जोखिम के मामले में अस्वीकार्य होगा।

यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) वर्तमान में लंबी दूरी की अंतरिक्ष उड़ानों की संभावना पर गहन शोध कर रही है। यह देखते हुए कि उड़ान मुख्य रूप से स्वचालित प्रणालियों के नियंत्रण में होगी, जहां अंतरिक्ष यात्रियों की भागीदारी व्यावहारिक रूप से आवश्यक नहीं है, अंतरिक्ष चालक सचमुच किसी भी काम के बिना कई महीनों तक हिरासत में रहेगा। ऐसी स्थितियां खतरनाक हो सकती हैं, खासकर अंतरिक्ष यात्रियों के लिए खुद। इसलिए, ईएसए का मानना ​​है कि यह निलंबित एनीमेशन (हाइबरनेशन, यानी हाइबरनेशन) में लोगों को विसर्जित करने के लिए समझदार है। वर्तमान में, ईएसए ने अरोरा परियोजना शुरू की है , जो एक चालक हाइबरनेशन विकल्प पर विचार कर रही है । वैज्ञानिक जैविक तंत्र का उपयोग करने का इरादा रखते हैं जो चालक दल को सोने की अनुमति देगा और जिससे शरीर के चयापचय को कम से कम कर देगा।

यह जोर देने योग्य है कि 1969 में यूएसएसआर में लंबी अंतरिक्ष उड़ानों के दौरान संभावित हाइबरनेशन के विचार की भी जांच की गई थी, लेकिन, दुर्भाग्य से, सोवियत अंतरिक्ष कार्यक्रम सर्गेई कोरोलेव के प्रमुख की मृत्यु के बाद, मंगल ग्रह पर मानवयुक्त सोवियत मिशन की परियोजना बंद हो गई थी, और इससे संबंधित सभी कार्य कार्यान्वयन समाप्त हो गया। इन अध्ययनों के परिणामों में विभिन्न हानिकारक कारकों के लिए हाइपरसिस्टेंस पर डेटा शामिल थे, जिसमें चूहों में आयनकारी विकिरण, लंबे समय तक घातक अधिभार और हाइपोबैरिक हाइपोक्सिया सहित घातक खुराक शामिल थे। विमानन और अंतरिक्ष चिकित्सा के क्षेत्र में, रूपांतरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय कोष के नैनो प्रौद्योगिकी संस्थान के नैनोसाइटोफिज़ियोलॉजी की प्रयोगशाला के प्रमुख)।

एक सिद्धांत है कि रेडियोरसिस्टेंस को आयनिंग विकिरण की छोटी खुराक के साथ शरीर को पूर्व-विकिरण करके प्रशिक्षित किया जा सकता है। यह अच्छी तरह से स्थापित किया गया है कि रेडियोधर्मिता को आनुवंशिक रूप से सेट किया जा सकता है और कम से कम कुछ जीवों में विरासत में मिला हो सकता है। रेडियोप्रोटेक्टिव गुणों वाली दवाएं भी हैं:

• तैयारी en: Ex-Rad (ON 01210.Na), जो 4-carboxystyryl-4-chlorobenzylsulfone का सोडियम नमक है;
• en: CBLB502;
• amifostine (en: amifostine) 'WR2721';
• filgrastim (en: Filgrastim) ('न्यूपोजेन');
• pegfilgrastim (en: Pegfilgrastim) ('नेउलस्टा');
• kojic एसिड।

एक प्रकाशित पेपर, आयनीकरण विकिरण से अंतरिक्ष यात्रियों के स्वास्थ्य जोखिम को कम करने के संभावित तरीकों को सूचीबद्ध करता है। वैज्ञानिक कई दृष्टिकोण प्रदान करते हैं: रेडियोरसिस्टेंट रेडिएशन-प्रतिरोधी उम्मीदवारों (और उनके वंशज जिन्हें जीन प्रेषित किया जाता है), ऊतक पुनर्जनन तकनीक और सेल थेरेपी, जेनेटिक इंजीनियरिंग, जीन थेरेपी, प्रायोगिक विकास, हाइबरनेशन, बायोबिंग, आदि।


अंतरिक्ष यात्रा के दौरान अंतरिक्ष विकिरण से स्वास्थ्य जोखिम को कम करने के तरीके

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एचकेआई के आवेशित कणों की बहुत अधिक ऊर्जाओं के कारण, वे आसानी से निष्क्रिय सुरक्षात्मक सामग्रियों को भेदते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि सक्रिय परिरक्षण प्रौद्योगिकियों का भी अध्ययन किया जा रहा है, लंबे समय तक मानव अंतरिक्ष उड़ानों के लिए उपयुक्त स्तर तक जीकेआई फ्लक्स को कम करने में महत्वपूर्ण प्रगति नहीं हुई है ( सभी संभव सक्रिय सुरक्षा विकल्पों की प्रभावशीलता का मूल्यांकन करने के लिए विश्लेषण देखें)।

इस संबंध में, जैव प्रौद्योगिकी में नवीनतम प्रगति का उपयोग करके मानव रेडियोडोरसिस्टेंस बढ़ाने के लिए विभिन्न संभावनाओं का अध्ययन करना महत्वपूर्ण है। तो, क्या कुछ तरीके हैं जिनसे वैज्ञानिक रेडियोधर्मिता में सुधार कर सकते हैं?

मनुष्यों में रेडियोडोरिस्टेंस बढ़ाने के तरीके

1. विकिरण-प्रेरित डीएनए क्षति का मुकाबला करने के लिए आणविक मार्गों के आधुनिक ज्ञान के संयोजन में जीन संपादन में सफल प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके आनुवंशिक परिवर्तनों का संचालन करना।
2. पुनर्योजी दवा।
3. कम खुराक वाला रेडियो अनुकूलन।
4. निर्मल कार्बनिक यौगिकों का उपयोग।
5. बायोस्टेसिस (शरीर में सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं का एक महत्वपूर्ण मंदी)।

इन सभी तरीकों का एक संयोजन संभव है।

इसके अलावा, रेडियो सुरक्षा के लिए इस वैज्ञानिक कार्य में बहुत ध्यान दिया जाता है। लेखकों ने कहा कि कुछ विचारों का उपयोग संभावित रूप से लंबी अंतरिक्ष यात्रा के अन्य बुरे प्रभावों को कम करने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि मांसपेशी और हड्डी का बिगड़ना। भविष्य में वर्णित जेनेटिक इंजीनियरिंग, पुनर्योजी चिकित्सा, बायोस्टेसिस और क्रायोजेनिक नींद जैसी जैवप्रौद्योगिकी न केवल अंतरिक्ष यात्रियों में, बल्कि स्थलीय चिकित्सा में भी, मानव जीवन को लम्बा करने के लिए आवेदन पा सकती हैं।

“इस पत्र में, हम अवलोकन योग्य विकल्पों की खोज कर रहे हैं जिनका उपयोग अंतरिक्ष अन्वेषण और उपनिवेशण के लिए मानव बायोमेडिकल स्थिरता को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। यह उम्र बढ़ने, दीर्घायु और रेडियोरसिस्टेंस के बीच की कड़ी की पहचान करने का भी प्रयास करता है, और ऐसे तरीकों की खोज करता है जिससे मानव रेडियोधर्मिता को बेहतर बनाने के अध्ययन से लोगों के स्वास्थ्य में सुधार हो सके। अंत में, हम अध्ययन करते हैं कि एयरोस्पेस अनुसंधान के एक अच्छी तरह से वित्त पोषित क्षेत्र में काम करने से बायोमेडिकल जेरोन्टोलॉजी में प्रगति कैसे हो सकती है, जो जनसांख्यिकीय उम्र बढ़ने के कारण गंभीर आर्थिक कठिनाइयों के बावजूद गंभीर संकट से गुजरती है, ”फ्रेंको कोर्टेस, प्रमुख लेखक कहते हैं वैज्ञानिक कार्य, बायोगेरोंटोलॉजी रिसर्च फाउंडेशन के उप निदेशक।

"यह रोडमैप न केवल लंबे जीवन प्रत्याशा और रोग प्रतिरोध, बल्कि भविष्य के अंतरिक्ष अन्वेषण के दौरान सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए हमारी प्राकृतिक सीमाओं से परे मानव जीव विज्ञान को बढ़ाने की नींव रखता है," जोओ पेड्रो डी मैगलेहेस ने कहा ), लेख के सह-लेखक, बायोजेरोनोलॉजी रिसर्च फाउंडेशन के ट्रस्टी।

जल्दी या बाद में, हमें ऐसा करना होगा - पृथ्वी को छोड़ने और गहरी जगह में जाने के लिए, कनाडा के परमाणु प्रयोगशालाओं के रेडियोबायोलॉजी और हेल्थकेयर अनुभाग के प्रमुख दिमित्री क्लोकोव ने कहा, वैज्ञानिक कार्यों के लेखकों में से एक। स्थलीय मैग्नेटोस्फीयर के बाहर इस तरह की यात्रा ब्रह्मांडीय विकिरण के प्रभाव के कारण अंतरिक्ष यात्रियों के स्वास्थ्य को बहुत नुकसान पहुंचाएगी। इसलिए, अग्रिम में यह सोचना शुरू करना बेहतर है कि हम इस कार्य के साथ कैसे सामना करेंगे।

वैज्ञानिक लेख Oncotarget (doi: 10.18632 / oncotarget.24461) पत्रिका में 6 मार्च, 2018 को प्रकाशित हुआ था।