一個國際科學家小組計算出，如果希望讓宇航員的健康不因長期暴露在宇宙輻射中而受到威脅，那么載人的火星任務最多只能持續(xù)四年時間。規(guī)劃一次火星載人任務將是人類有史以來太空探索嘗試中最艱巨的挑戰(zhàn)之一。這樣一個多年的冒險的每一個方面都會對其他因素產(chǎn)生復雜的影響，在科學家和工程師為滿足任務要求而尋求妥協(xié)時，會產(chǎn)生持續(xù)的拉鋸戰(zhàn)。
除了像發(fā)動機類型、載員人數(shù)、飲食和其他無數(shù)的繁雜事務之外，載人探火計劃還需要考慮到無處不在的輻射危險。一旦離開了地球大氣層及其磁場的保護罩，宇航員就會受到來自太陽和大星系的宇宙射線的擺布，所以問題是，如何將這種威脅降到最低？
根據(jù)最近的研究，包括來自加州大學洛杉磯分校、麻省理工學院、斯科爾科沃科技研究所和波茨坦GFZ的研究人員，保護前往紅色行星的宇航員的關鍵是時間和屏蔽材料的問題。
重要的一點是，宇宙輻射并不是恒定的。它根據(jù)看上去似乎一成不變的太陽的活動而變化，事實上，太陽是一顆變星，主要周期為11年，期間它的活動會周期性增強和減弱。
太陽系的宇宙射線有兩個來源。一個是太陽，它噴射出太陽能量粒子（SEP），這些粒子往往比銀河系宇宙射線（GCR）更輕，能量更低，而其次是由超新星、黑洞、類星體和類似的高能量事件產(chǎn)生。這些GCR射線通常由非常重的粒子組成，其飛行速度和能量只能在地球上最強大的粒子加速器中勉強接近，而且隨著時間的推移會對生物組織造成相當大的損害。
好消息是，太陽可以作為抵御GCR的一個臨時防護罩。當太陽最活躍時，太陽風變得非常強大，可以阻擋GCR，這意味著宇航員將主要暴露在能量較小的SEP中，而GCR更多的是一種減少的背景輻射。
根據(jù)該研究的計算，由于GCR活動在最大太陽活動后的6至12個月內(nèi)是最低的，因此持續(xù)時間少于兩年的火星任務將容易對應上比較合適的空間氣候。然而，持續(xù)時間超過四年的任務將使載員在返回地球之前暴露在危險的輻射水平之下，這就對任務時間提出了一個上限。
造成這一限制的原因之一是輻射危險的性質。最嚴重的危險將來自于GCR，因為它們的能量很大，當研究人員使用人類器官的模型并將它們設置在不同的屏蔽物后面時，屏蔽材料本身就成為一個問題。有許多不同的方法來屏蔽宇航員，包括重金屬板、水箱或低密度聚合物的板塊。問題是，一個足以提供直接保護的盾牌不僅會給航天器帶來重量問題，而且當宇宙射線分裂盾牌中的原子時，盾牌還會放出二次輻射。
"這項研究表明，雖然空間輻射對航天器的重量和發(fā)射時間有嚴格的限制，而且它對人類的火星任務提出了技術上的困難，但這樣的任務是可行的，"加州大學洛杉磯分校研究地球物理學家Yuri Shprits說。
