宇航員斯科特·凱利曾在國際空間站（ISS）上居住了一整年，距離地球約 400 公里，而他的美國宇航局同事克里斯蒂娜·科赫也在“空間站”上度過了幾乎同樣長的時間。 他們返回地球時，肌肉略有萎縮，並伴有其他有害的生理影響，這些影響來自於他們在近乎零重力的環境中長時間停留。 但是，對於太空旅行者，特別是那些冒險進入近地軌道以外的旅行者來說，還潛伏著另一種更隱蔽的危險。
太空充滿了看不見但有害的輻射，其中大部分輻射來自太陽噴射出的高能粒子或宇宙極端天體事件中產生的宇宙射線。 這種輻射會損害生物體的 DNA 和其他脆弱的細胞機制。 並且損害程度與暴露量成正比，在地球大氣層和磁場的保護層之外（例如在前往月球或火星的假想旅程中），損害程度會急劇增加。 隨著時間的推移，累積的細胞損傷會顯著增加患癌症的風險。
為了解決這種情況，應美國宇航局的要求，由美國國家科學院、工程院和醫學院組織的一組頂級科學家於 6 月釋出了一份報告，建議該航天機構採用宇航員職業生涯中可接受的最大太空輻射劑量限值，即 600 毫西弗。 西弗是一個單位，用於衡量一個人吸收的輻射量——同時考慮輻射型別及其對身體特定器官和組織的影響——相當於每千克質量一焦耳的能量。 科學家通常使用較小（但仍然非常重要）的毫西弗單位，即 0.001 西弗。 例如，香蕉含有微量的天然放射性同位素，但要攝入相當於一毫西弗的劑量，一個人必須在幾個小時內吃掉 10,000 根香蕉。
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美國宇航局現役宇航員的每位成員在其軌道飛行期間接受的輻射劑量均低於 600 毫西弗，其中大多數人（包括科赫）接受的劑量遠低於此值，因此可以安全地返回太空。但是，在國際空間站上停留一年所接受的輻射劑量仍然高於 2011 年居住在日本福島第一核電站事故附近的居民所接受的輻射劑量。
“每個人都在計劃前往月球和火星的旅行”，這些任務可能會有很高的輻射暴露，該報告的主要作者、紐約市紀念斯隆·凱特琳癌症中心放射科醫師 Hedvig Hricak 說。 她說，使用目前經太空飛行驗證的技術，長途旅行——尤其是前往紅色星球的旅行——將超過擬議的閾值。
這對於美國宇航局的阿耳忒彌斯計劃來說可能是一個大問題，該計劃旨在將宇航員送往月球，為未來前往火星的任務做準備。 該航天機構的另一個問題是，它使用的大部分流行病學資料來自對日本原子彈爆炸倖存者的壽命研究，以及少數在近地軌道上忍受了數月甚至數年之久的宇航員和宇宙航天員。 美國宇航局目前的太空輻射限制是在 2014 年制定的，其中涉及對癌症死亡率的複雜風險評估，該評估取決於年齡和性別，但 Hricak 認為，有必要獲得更多相關資料。 例如，在原子彈倖存者研究中，女性比男性更容易患肺癌，這表明女性更容易受到有害輻射的影響，這種脆弱性存在性別差異。 “但是根據我們目前的知識，我們知道我們無法在高暴露與慢性暴露之間進行比較，”Hricak 說。 “環境是不同的。 有很多不同的因素。”
美國宇航局現在想要更新其標準，因為該機構即將派遣如此多的宇航員遠遠超出近地軌道，在近地軌道之外，大量的太空輻射似乎註定會超過先前規定的暴露限制。 此外，Hricak 說，對所有太空旅行者採用單一的通用輻射限制在操作上是有利的，因為它很簡單。 通用限制也可以被視為對女性宇航員的福音，在舊系統中，女性宇航員的限制低於男性，因此被禁止在太空中度過與男性宇航員一樣多的天數。
Hricak 和她的團隊提出的新輻射限制與 35 歲女性的所有器官的風險有關——根據原子彈倖存者資料中的性別差異以及年輕人患輻射風險較高這一事實（部分原因是他們有更多時間患癌症），該人群被認為是最脆弱的。 輻射最大值的目標是將個人的癌症死亡風險保持在 3% 以下：換句話說，根據此輻射限制，預計最多每 100 名宇航員中會有 3 人在其一生中死於輻射引起的癌症。
“美國宇航局使用標準來設定太空飛行暴露限制，以保護美國宇航局宇航員在任務中和任務後的健康和表現，”美國宇航局首席健康和醫療官辦公室的戴夫·弗朗西斯科說。 他承認，雖然火星任務中的宇航員將受益於稀薄的火星大氣層提供的一些有限的保護，“深空中的過境具有最高的暴露水平。”
這意味著長時間的太空旅行會帶來最大的風險。 在月球表面停留六個月或更長時間——當然，前提是宇航員最終在那裡存在，而不是大部分時間都待在地下棲息地中——將涉及近 200 毫西弗的暴露量，這比在國際空間站的長期訪問量還要高。 而前往火星的宇航員將暴露於更多的輻射中。 無論他們是透過月球中轉站還是直接太空飛行到達紅色星球，他們都可能在途中經歷了顯著的輻射暴露。 甚至在他們開始返程之前，他們可能就已經超過了 600 毫西弗的限制。 整個航程可能持續幾年，可能涉及超過 1,000 毫西弗的劑量。 因此，如果宇航員——而不僅僅是機器人——將被送往火星，美國宇航局可能需要為他們申請豁免，Hricak 說，儘管獲得豁免的確切程式尚未制定。
該報告關於新輻射最大值的提案並非沒有批評者。 “對於火星任務，一名達到該限制的 35 歲女性在 15 到 20 年內可能有超過 10% 的死亡機率。 對我來說，這就像和船員玩俄羅斯輪盤賭，”內華達大學拉斯維加斯分校物理學家、美國宇航局前輻射健康官員弗朗西斯·庫奇諾塔說。 儘管新限制本應為女性宇航員帶來好處，但他擔心年輕女性在太空中的風險尤其明顯。
相反，Hricak 說，美國宇航局在其對新限制的要求中一直力求保守。 歐洲、加拿大和俄羅斯航天局目前都允許更高的最大劑量 1,000 毫西弗，而日本的限制像美國宇航局目前的限制一樣，是年齡和性別相關的，這主要是因為它們都依賴於原子彈倖存者資料。
但是，與核爆炸附近的人不同，宇航員暴露於太空輻射的風險是長期的，而不是即時的。 如果沒有適當的遮蔽（這往往相當重，因此發射成本高昂），他們患癌症以及心血管疾病、白內障和中樞神經系統損傷的機率每天在太空中都會略有增加。 在一個人的細胞中，太空輻射會切斷 DNA 分子雙螺旋的兩條鏈。 雖然少數此類情況可能帶來的風險非常有限，但每次額外的切斷都會增加發生可能導致癌症的有害突變的機率。
幸運的是，然而，人體有修復某些型別 DNA 損傷的方法，並且有可能在太空研究這種 DNA 修復，正如 6 月下旬在PLOS ONE 雜誌上發表的一項新研究所證明的那樣。
“這項實驗建立了一系列以前從未在國際空間站極其複雜的環境中實施過的技術，”太空基因學生競賽的聯合創始人、該研究的共同作者塞巴斯蒂安·克拉夫斯說，該競賽促成了這項調查。 科赫本人使用國際空間站上的酵母細胞進行了這項實驗，這可能成為未來嘗試仔細監測宇航員 DNA 損傷和細胞修復的先驅。
除了醫療技術外，用於防禦太空輻射的推進系統和遮蔽技術也可能會有所進步。 例如，太陽噴射出的粒子可以用幾釐米厚的鋁或其他材料阻擋，儘管航天器外或未來月球或火星結構外的宇航員仍然容易受到攻擊。 而且他們無法像那樣容易地免受能量更高的宇宙輻射源（例如來自遙遠爆炸恆星的重離子）的遮蔽。
無論如何，考慮到與我們在地球上熟悉的輻射相比，關於不同型別太空輻射造成的各種健康風險知之甚少，研究人員肯定會繼續進行更多類似的研究，以儘可能保護宇航員。 “我可以準確地告訴您從 CT 掃描中會接受多少輻射，”Hricak 說，“但太空輻射存在許多不確定性。”