รังสีคอสมิกของกาแล็กซีจะส่งผลต่อนักบินอวกาศที่เดินทางไปดาวอังคารได้อย่างไร

นักบินอวกาศจะต้องเผชิญกับความเสี่ยงอย่างมากจากการสัมผัสกับรังสีในอวกาศ รังสีคอสมิกในกาแล็กซี (GCRs) ก่อให้เกิดความท้าทายเป็นพิเศษ เนื่องจากรังสีคอสมิกเหล่านี้ไม่สามารถป้องกันได้ง่ายๆ และมีอัตราปริมาณรังสีสูงถึง 0.5 mGy/วัน การฉายรังสีไปยังระบบประสาทส่วนกลางอย่างต่อเนื่องเป็นปัญหาสำคัญ ทั้งต่อสุขภาพของนักบินอวกาศในระยะยาวและความสำเร็จในภารกิจโดยรวม 

การศึกษา

ในสัตว์ฟันแทะได้แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงทางพฤติกรรมหลังจากได้รับปริมาณรังสีที่ต่ำถึง 50 mGy ผู้ป่วยที่ได้รับการรักษาด้วยการฉายแสงยังประสบกับความบกพร่องทางสติปัญญาและความจำ แม้ว่าจะได้รับปริมาณรังสีที่สูงกว่ามากก็ตาม แต่การประมาณความเสี่ยงที่แม่นยำสำหรับนักบินอวกาศนั้น

ทำได้ยาก ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความท้าทายทางเทคนิคในการจำลองสนาม GCR สเปกตรัมกว้างในห้องปฏิบัติการ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ได้ใช้เครื่องจำลอง GCR ใหม่ ( GCRSim ) สำหรับการทดลองทางรังสีชีววิทยา สเปกตรัมของ GCRSim ประกอบด้วยการรวมกันของพลังงานไอออน 33 ชนิด 

และมีความคล้ายคลึงกับสภาพแวดล้อมการแผ่รังสีที่นักบินอวกาศจะได้สัมผัสในการเดินทางสู่ดวงจันทร์และดาวอังคารขณะนี้ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและโรงพยาบาล ได้ทำการวิเคราะห์ ด้วยคอมพิวเตอร์ระดับนาโนเมตรเป็นครั้งแรกในรูปทรงเรขาคณิตของเซลล์ประสาทที่เหมือนจริง 

ทีมงานหวังว่าการจำลองที่นำเสนอจะช่วยให้นักวิจัยที่ทำการทดลอง GCRSim ตีความข้อมูลทางชีววิทยาได้“แรงจูงใจในการศึกษาครั้งนี้คือการจำลองการสะสมพลังงานที่ส่งไปยังเซลล์ประสาทภายใต้สภาวะการบินในอวกาศที่เหมือนจริง ซึ่ง สามารถจำลองได้ในระหว่างการทดลองทางรังสีชีววิทยา

ภาคพื้นดิน” ผู้เขียนคนแรก การสร้างแบบจำลองเซลล์ประสาท การเปลี่ยนแปลงทางพฤติกรรมที่เกิดจากรังสีนั้นเกิดขึ้นส่วนหนึ่งจากความเสียหายต่อเซลล์ประสาทในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การฉายรังสีโครงสร้างย่อยของเซลล์ประสาท เช่น เดนไดรต์ (ส่วนต่อที่แตกแขนงของเซลล์ประสาท) 

และกระดูก

สันหลังเดนไดรต์ (ส่วนยื่นเล็กๆ จากเดนไดรต์) อาจทำให้การรับรู้ลดลง เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ ปีเตอร์และเพื่อนร่วมงานจึงดำเนิน การสร้าง ซิลิโกของเซลล์ประสาทฮิปโปแคมปัสที่เป็นตัวแทน ซึ่งรวมถึงโสม (ตัวเซลล์) เดนไดรต์ และเดนไดรต์มากกว่า 3,500 ซี่ทีมงานใช้การจำลองแบบมอนติคาร์โล

เพื่อสร้างแบบจำลองเส้นทางของอนุภาคผ่านเซลล์ประสาทสำหรับการรวมพลังงานไอออนของ แต่ละรายการ ซึ่งรวมถึงพลังงานที่แตกต่างกัน 14 อนุภาคของโปรตอนและอนุภาคแอลฟา รวมถึงไอออนที่

หนักกว่าอีก 5 ไอออนสำหรับการจำลองทั้งหมด ปริมาณรังสีที่ดูดซับทั้งหมดจากเซลล์ประสาททั้งหมด

ถูกปรับขนาดเป็น 0.5 Gy ซึ่งเป็นปริมาณรังสีโดยประมาณที่นักบินอวกาศประสบระหว่างภารกิจบนดาวอังคารเป็นเวลา 2-3 ปี และปริมาณรังสีที่ใช้ในการทดลอง GCRSimแบบจำลองคาดการณ์ปริมาณที่ดูดซึมไปยังโสม เดนไดรต์ และกระดูกสันหลังหลังการฉายรังสี ตามลำดับ  เบี่ยงเบนจาก 

เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอในโปรไฟล์การฉายรังสีที่ความคล่องแคล่วต่ำ “สิ่งนี้นำไปสู่ความผันผวนสุ่มในปริมาณที่ดูดซึม ซึ่งมีความสำคัญมากขึ้นสำหรับโครงสร้างขนาดเล็ก” ปีเตอร์อธิบายนักวิจัยยังได้วิเคราะห์การสะสมพลังงานของกระดูกสันหลังเดนไดรติกสามประเภท 

การสะสมพลังงานเนื่องจากพลังงานสูงของไอออนปฐมภูมิทั้งหมดในสเปกตรัม GCRSim ไอออนแต่ละตัวจะสะสมพลังงานส่วนใหญ่ไว้ในเซลล์ประสาทผ่านทางอิเล็กตรอนทุติยภูมิ ทีมงานได้ตรวจสอบกระบวนการทางกายภาพต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสะสมพลังงานนี้ และพบว่าส่วนร่วมหลัก (59%)

มาจากการแตกตัวเป็นไอออน สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนทำให้เกิดการสะสมพลังงานที่ใหญ่ที่สุดต่อเหตุการณ์ ซึ่งทำให้เป็นอันตรายอย่างยิ่งสำหรับปริมาณเซลล์ประสาท GCRSim ที่ 0.5 Gy การจำลองทำนายเหตุการณ์การสะสมพลังงานเฉลี่ย 1,760 ± 90 เหตุการณ์

ต่อไมโครเมตร

ของความยาวเดนไดรต์ โดย 250 ± 10 เหตุการณ์คือการแตกตัวเป็นไอออน นอกจากนี้ ยังมีค่าเฉลี่ย 330±80, 50±20 และ 30±10 เหตุการณ์ต่อดอกเห็ด, กระดูกสันหลังบางและแข็งตามลำดับ ซึ่งรวมถึงการแตกตัวเป็นไอออน 50±10, 7±2 และ 4±2 ต่อกระดูกสันหลัง

การประเมินการกระจายเชิงพื้นที่ของเหตุการณ์การสะสมพลังงานทั่วทั้งเดนไดรต์พบว่าการได้รับ GCRSim ส่งผลให้เกิดการฉายรังสีโปรตอนของส่วนเดนไดรต์ทั้งหมดที่ปริมาณต่ำมาก การฉายรังสีในวงกว้างโดยอนุภาคแอลฟายังมีแนวโน้มที่ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการบินในอวกาศ 

ในขณะที่การฉายรังสีด้วยไอออนที่หนักกว่านั้นค่อนข้างหายาก“ยังมีความไม่แน่นอนอยู่มากว่าแง่มุมใดของการฉายรังสี GCR ที่มีส่วนรับผิดชอบต่อการเปลี่ยนแปลงการรับรู้หรือพฤติกรรมในที่สุด” ปีเตอร์อธิบาย “ผลลัพธ์ของเราชี้ให้เห็นว่าการฉายรังสีอย่างกว้างขวางแม้ในโครงสร้างขนาดเล็ก 

เช่น เดนไดรต์ของเซลล์ประสาท มีแนวโน้มว่าจะเกิดขึ้นหลังจากบินในอวกาศเพียงไม่กี่เดือน”หากการฉายรังสีที่แผ่กระจายออกไปซ้ำๆ เช่นนี้ย่อมเป็นตัวขับเคลื่อนความผิดปกติของเซลล์ประสาท นี่อาจหมายความว่าภารกิจในห้วงอวกาศที่ขยายออกไปมีอันตรายมากกว่าการอยู่ในวงโคจรระดับต่ำ

ในระยะสั้นอย่างไม่ได้สัดส่วน Peter ตั้งข้อสังเกตว่าจำเป็นต้องมีข้อมูลการทดลองเพิ่มเติมก่อนที่จะสามารถสรุปผลขั้นสุดท้ายได้(หนามเห็ด หนามบาง และหนามแข็ง) พวกเขาพบว่าหนามของเห็ดได้รับประมาณ 78% ของการสะสมพลังงานของกระดูกสันหลังทั้งหมด เนื่องจากปริมาณเฉลี่ยที่มากขึ้น ซึ่งอาจทำให้มีความเสี่ยงต่อความเสียหายที่เกิดจากรังสีมากขึ้น

Credit : เว็บสล็อตแท้