科学家们提出了增加人们对空间殖民的抗辐射能力的方法


空间辐射的主要来源

来自世界各地20个组织的国际科学家小组在莫斯科物理技术研究所(MIPT)的专家的参与下编制了一系列活动,以提高人体的放射抵抗力 。 科学家说,对电离辐射的抵抗是成功进行太空殖民的必要条件。

放射抗性是细胞,组织,器官或生物体对电离辐射的免疫力。 众所周知,地球上许多活生物体都具有惊人的抗辐射性。 例如, 放射性 杜鹃球菌和缓凝剂能够承受大约5,000格雷 (500万拉德) 的最高电离辐射剂量 ,即每千克质量5千焦耳,而超过1000灰的剂量使缓凝剂不育。 同时, 对于一个人来说,只有4-10灰被认为是致命剂量 。 活生物体中的记录属于古细菌极端嗜热球菌仅能保证通过超过30,000灰色的辐射才能杀死它们

在地球保护磁场之外的太空中,宇宙辐射和微重力是影响人类健康的两个主要因素。 这些因素大大限制了长期太空飞行的前景。 应该认识到,保护人体免受宇宙辐射的有害影响的必要性在很大程度上被忽略了。 例如,埃隆·马斯克(Elon Musk)计划在2024年开始火星殖民化,但并未提出全面的辐射防护计划。

但是对于进入深空的飞行,包括飞往火星的飞行,辐射暴露是几类不可接受的风险之一 ,因为宇航员接受的总剂量肯定会大大超过当前NASA辐射防护系统规定的剂量限值 。 根据NASA范式,对于前往火星的旅行,因辐射暴露而导致死亡的最大限制在3%以内 。 也就是说,在六名宇航员中,有83%的可能性可以幸存,五名(0.97 ^ 12)中的幸存者应该幸存,而在十二分之69%的可能性中,十二名宇航员可以幸存。 这是一个完全可以接受的结果。 分析人士说,在所有致命病例中,主要死亡将来自恶性肿瘤(癌症)。

为了使死亡率达到正常范围(3%)或更低,必须引入额外的保护系统,包括新的生物技术概念,以解决这一问题并提供一个机会,开始载人飞行进入外层空间的时代。

宇宙辐射的主要成分是太阳质子事件(SPS)和银河宇宙辐射(SCI)。 显然,在远离地球和太阳的长期任务中,ATP对宇航员总辐射剂量的贡献微不足道。 因此,对人体产生影响的主要辐射类型是GKI,主要由高能粒子组成。

原则上,电离辐射沿着带电粒子的轨道与生物分子(例如DNA)相互作用。 该过程在很大程度上是随机的,并且可以通过直接相互作用(例如,电离和激发)或通过间接相互作用(例如由于水分子的辐射分解而产生的活性氧)来破坏DNA。

根据目前的估计 ,往返火星会使宇航员遭受660毫希沃特的辐射剂量。 尽管从暴露于宇宙辐射中获得的健康(癌症)风险评估存在很大不确定性,但仅此剂量就构成了整个NASA宇航员职业总暴露极限(即800-1200 mSv)的一半以上。 显然,根据当前的放射防护原则,就癌症风险而言,人们无法接受更长的任务。

欧洲航天局(ESA)目前正在对长途太空飞行的可能性进行深入研究。 鉴于飞行将主要在自动系统的控制下进行,而实际上几乎不需要宇航员的参与,因此太空人员实际上将被关押许多个月而无需任何工作。 这样的情况可能很危险,特别是对于宇航员本身而言。 因此,ESA认为让人们沉浸在暂停的动画(冬眠,即冬眠)中是更明智的选择。 目前,ESA已启动了Aurora项目,该项目正在考虑机组人员的休眠选项 。 科学家打算利用生物机制使机组人员入睡,从而将人体的新陈代谢降至绝对最低。

值得强调的是,1969年苏联也对长空飞行中可能的冬眠状态进行了研究,但不幸的是,在苏联太空计划负责人谢尔盖·科罗廖夫(Sergey Korolev)死后,有人载人的苏联火星飞行任务项目已经关闭,所有与之相关的工作实施终止。 这些研究的结果包括对各种破坏性因素的抗药性数据,包括致死剂量的电离辐射,长期致命性超负荷和小鼠低压缺氧(请参见Nikolai Nikolaevich Timofeev医学博士的专着《低氧血症和冰冻病:过去,现在和未来》)在航空航天医学领域,国际转化基金会纳米技术研究所纳米细胞生理学实验室负责人)。

有一种理论认为,可以通过用小剂量的电离辐射预辐照身体来训练抗辐射能力。 公认的是,可以通过遗传方式设置抗辐射性,并且至少在某些生物中可以遗传。 也有具有辐射防护特性的药物

  • 制备方法:Ex-Rad(ON 01210.Na),其为4-羧基苯乙烯基-4-氯苄基砜的钠盐。
  • zh:CBLB502;
  • 氨磷汀(en:amifostine)'WR2721';
  • filgrastim(en:Filgrastim)('Neupogen');
  • pegfilgrastim(en:Pegfilgrastim)('Neulasta');
  • 曲酸。

发表的论文列出了减少电离辐射对宇航员健康的风险的可能方法。 科学家们提供了几种方法:医学选择抗辐射的抗辐射候选物(及其遗传后代),组织再生技术和细胞疗法,基因工程,基因疗法,实验进化,冬眠,生物储备等。


减少太空旅行期间太空辐射造成健康风险的方法

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由于HKI带电粒子的能量很高,它们很容易穿透被动保护材料。 尽管还研究了主动屏蔽技术,但在将GKI通量显着降低到适合人类长时间飞行的水平方面,仍未取得重大进展(请参阅分析以评估所有可能的主动保护措施的有效性 )。

在这方面,重要的是利用生物技术的最新进展研究提高人类抗辐射性的各种前景。 那么,科学家可以通过哪些方法来提高抗辐射能力?

增加人类抗辐射能力的方法


  1. 利用突破性的基因编辑技术与现代的分子途径知识相结合来进行遗传变化,以抵消辐射引起的DNA损伤。
  2. 再生医学。
  3. 低剂量无线电适应。
  4. 使用氘代有机化合物。
  5. 生物停滞(体内所有重要过程的显着减慢)。

所有这些方法的组合是可能的。

另外,在这项科学工作中,无线电保护受到了很多关注。 这组作者说,其中一些想法可能会被用来减轻长时间太空旅行的其他不良影响,例如肌肉和骨骼的退化。 所描述的生物技术,例如基因工程,再生医学,生物止血和低温睡眠,将来不仅会在航空航天领域,而且还将在陆地医学中得到应用,包括延长人类寿命。

“在本文中,我们正在探索可观察的选择,这些选择可用于增加人类生物医学在太空探索和殖民化方面的稳定性。 它还试图确定衰老,寿命和抗辐射性之间的联系,并探索改善人类抗辐射性的研究可以协同改善人们健康的方式。 最终,我们研究了在航空航天研究的资金雄厚的领域中如何推动生物医学老年医学的发展,尽管人口老龄化带来了严重的经济困难,但生物医学老年医学的资金严重不足,”科学工作,生物老年医学研究基金会副主任。

JoãoPedro deMagalhães说:“该路线图为增强人类生物学超越我们的自然极限奠定了基础,不仅确保了他们的预期寿命和疾病抵抗力,而且还确保了未来太空探索的安全性。” ),该文章的合著者,生物老年学研究基金会的受托人。

科学工作的作者之一,加拿大核实验室放射生物学和医疗保健部门负责人德米特里·克洛科夫(Dmitry Klokov)说,迟早,我们将必须这样做-离开地球进入深空。 由于宇宙辐射的影响,这种在地球磁层以外的旅行将对宇航员的健康造成极大伤害。 因此,最好事先考虑一下我们将如何处理此任务。

该科学文章于2018年3月6日发表在《 Oncotarget 》杂志 (doi:10.18632 / oncotarget.24461)。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN410885/


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