Artemis I 任务最近完成了历史性的绕月试飞，船上没有任何宇航员——但它确实有两名非常特殊的乘客：Helga 和 Zohar，一对解剖学上非常详细的假人躯干，其中一个旅途中穿着特殊的防辐射背心。他们的使命？测量深空的辐射暴露并确定背心是否有助于保护宇航员免受太空中看不见的危险。
为了更多地了解太空辐射的威胁以及如何保护宇航员免受它的侵害，我们采访了制造背心的公司 StemRad 的首席执行官，以及退休的 NASA 宇航员斯科特凯利，他是空间站任务的资深人士，他是以其在宇航员健康研究中的作用而闻名。
看不见的辐射危害
在地球上，我们受到地球磁层的保护，免受危险的辐射。地球周围的磁场将辐射捕获到两个称为范艾伦带的区域，使我们在地表安全。但是，当宇航员飞出近地轨道时，因为他们必须访问月球（以及太阳系中其他可能的位置，如火星），他们就会暴露在危险的辐射中。
从长远来看，暴露于这种辐射——包括来自太阳的带电粒子，称为太阳风、日冕物质抛射中喷射出的粒子和宇宙射线——会导致各种健康问题。最重要的是，辐射暴露会增加人们患上癌症或各种退行性疾病的可能性。这就是为什么美国宇航局和其他航天机构对宇航员一生中可以接触到的辐射量设定上限。
宇航员在国际空间站等轨道环境中所经历的暴露比他们在月球旅行中所经历的要少得多，但仍然足以影响机组人员。 “有时你会看到宇宙射线照射到你的眼球，你会意识到那是辐射，它也会穿过你的身体和眼睛，”曾在国际空间站 (ISS) 执行过多次任务的斯科特凯利说。 “所以这是你知道的事情。”
探索磁层之外
随着美国宇航局计划将人类送回月球并最终向火星发送载人任务，辐射暴露问题成为一个大问题。阿波罗计划之前的登月任务只持续了几天，宇航员很幸运，在他们离开的时候没有经历过任何提高辐射水平的太阳粒子事件。但对于持续数周甚至数月的任务，我们需要一种解决方案来保护宇航员免受辐射。
这就是 AstroRad 背心的用武之地。背心由富含氢的聚合物材料制成，覆盖骨盆和躯干，保护最脆弱的器官免受太阳辐射。辐射防护只能应用于身体的某些部位，这似乎令人惊讶，StemRad 首席执行官 Oren Milstein 表示，他向太空行业提出这个想法的许多人也感到惊讶。但是全身保护会非常麻烦，而最好的保护是宇航员可以实际穿戴并仍然可以完成工作的东西。
选择性保护不是孤注一掷的方法，而是可以平衡有效性和实用性。如果你能保护一些最脆弱的器官，如肺或乳房组织，你就可以帮助保护人们的安全，而不会过度阻碍他们。
概念化累积风险
作为人类，我们通常更习惯于从直接危险而非累积过程的角度来思考风险。想一想对飞行的恐惧与我们对吸烟等长期健康危害的看法之间的区别。谈到太空，人们很自然地会想到火箭失灵或航天器爆炸等危险，而更难想象累积辐射暴露是什么样子的。
减少累积暴露的关键方法之一是制作足够好的保护以提供一些保护，但重要的是，还要足够舒适以供宇航员佩戴。 “我们想要的东西不仅可以保护你，而且是你想要穿的东西，”凯利说。他是 StemRad 顾问委员会的成员，并且对宇航员面临的健康问题有着特别的了解，因为他参与了美国宇航局关于航天飞行对人体影响的开创性双胞胎研究。
背心可保护身体的某些部位，同时仍允许自由活动。即使只佩戴一段时间，它也可能有效，正如 Milstein 指出的那样：“就使用持续时间而言，这不是全部或没有。您可以在 70% 的时间内使用该产品，但它仍然非常有益。您可以取下它去洗澡或进行剧烈运动，例如锻炼。因为辐射是一种累积的东西。”
人体工程学的重要性
为了使背心在太空飞行中实用，宇航员需要能够在穿着时自由移动。 AstroRad 已经由五名宇航员在国际空间站上进行了测试，他们在执行日常任务时日夜佩戴它，以查看它是否会影响他们的运动。
“对于很多重要的事情，比如吃饭和睡觉——这些会占用很多时间的事情——背心很好，”米尔斯坦说。然而，背心确实阻碍了某些动作，例如将手臂举过头顶，这使得卸载货车等任务更加困难。
“卸载货车很有挑战性，因为所有东西都会漂浮，”凯利说。 “当你从袋子里拿出一堆东西，然后打开袋子，发现它们全都开始飘走，而你必须设法解决这些问题时，这就成了一个挑战。”他说挑战主要是精神上的，因为它要求宇航员非常小心和有条不紊。但是任何运动的影响都会使本已艰巨的任务变得更加困难。
“微重力让几乎所有事情都变得更难了，”凯利说。
为了在不牺牲保护的情况下使背心尽可能灵活，它由数千个不同深度的六边形组成，这些六边形安装在一个网状物中。这允许某些区域比其他区域具有更厚的保护（例如对肺部的更多保护），同时仍然足够灵活以允许运动。该背心目前有两种尺寸，分别适用于男性和女性身体，但有一个模块化系统的计划，可以让背心变得更短或更长，以适应更多不同体型的身体。
在真实场景中测试保护
在国际空间站上对 AstroRad 进行的测试旨在了解宇航员背心的舒适
度和合身性，但他们没有评估被阻挡的辐射量。为此，测试背心有效性的最佳方法是在与真正的载人任务相当的情况下观察它。
这就是为什么无人驾驶的 Artemis I 任务包括两个假人 Helga 和 Zohar，它们是躯干形状并装有探测器。两个躯干设计用于检测传入的辐射粒子，其中一个将穿着背心，以便团队能够看到背心在阻止这种辐射方面的效果。在从地球绕月往返的 25 天飞行中，他们将暴露在与宇航员在未来任务中相同的辐射环境中。
“有史以来第一次，我们将能够量化深空中的辐射剂量和辐射对人体的渗透——这是从未做过的事情。同时，验证潜在的对策，”米尔斯坦说。 “这将成为一个关于人类对深空器官水平辐射敏感性数据的宝库。”
AstroRad 的重点是防止电离辐射，因为这是对人类健康最危险的辐射。但这项测试还将表明背心是否能有效阻止另一种类型的辐射，称为银河宇宙射线。这种背景辐射很难阻挡，因此好处可能很小，但对未来的保护措施来说都是有用的数据。
风险管理心理学
探索太空总是伴随着一定程度的风险，宇航员被教导要将这一现实划分为他们工作的一部分。 “你被训练专注于你的工作和你可以控制的事情，而忽略其他一切，”凯利解释道。 “你知道风险，但不要让它使你丧失能力。”
辐射只是宇航员应对的众多风险之一。然而，与发射失败等直接风险不同，辐射是“这种未知风险”，凯利说。 “这是一个挥之不去的风险，你将在你的余生中暴露自己。”
太空机构有道义上的义务，即在眼前风险和长期健康影响方面尽可能保证宇航员的安全。对于阿耳emi弥斯登月任务和未来更远的载人探索，辐射防护将是其中的重要组成部分。
对凯利来说，他的风险管理方法的关键是平衡，这涉及减轻那些可以处理的风险和处理那些不能处理的风险。 “我们在合理的范围内尽可能确保安全，”他说。 “如果你想让事情 100% 安全，你永远不会离开你的房子。”