Ένα από τα βασικά ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν, αν οι άνθρωποι πρόκειται να επιχειρήσουν μακρινές αποστολές στο βαθύ διάστημα, είναι η έκθεση στην ακτινοβολία. Η ακτινοβολία αποτελεί σοβαρό κίνδυνο για την υγεία των αστροναυτών, αλλά και για τον εξοπλισμό και τα συστήματα λειτουργίας.
Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Γάνδης στο Βέλγιο δοκιμάζει μια πιθανή λύση: τρισδιάστατες τυπωμένες υδρογέλες, οι οποίες θα μπορούσαν να παρέχουν παραμορφώσιμες στρώσεις προστασίας γεμάτες νερό.
Η ασπίδα του νερού
Το νερό λειτουργεί ως εξαιρετική ασπίδα ακτινοβολίας. Μόρια νερού, πλούσια σε υδρογόνο, μπορούν να επιβραδύνουν τα σωματίδια ακτινοβολίας καθώς αυτά κινούνται με μεγάλη ταχύτητα. Επιπλέον, το νερό είναι κάτι που οι αστροναύτες θα πρέπει να έχουν σε μεγάλες ποσότητες στις αποστολές στο βαθύ διάστημα. Στη Γη, έχουμε τη δική μας ενσωματωμένη υδάτινη ασπίδα με την ατμόσφαιρα από πάνω, με το πρόσθετο πλεονέκτημα του μαγνητικού πεδίου της Γης.
Οι πηγές της ακτινοβολίας
Οι πηγές έκθεσης είναι κυρίως δύο τύπων: ο διαστημικός καιρός (από τον ήλιο) και η κοσμική ακτινοβολία (από το εξωτερικό του ηλιακού συστήματος) από αρχαίες και εξωτικές πηγές, όπως εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων. Ο 11ετής ηλιακός κύκλος εντείνει την ηλιακή δραστηριότητα, ενώ παρατηρούμε αύξηση της κοσμικής ακτινοβολίας όταν ο ήλιος μας βρίσκεται σε ύφεση.
Η έκθεση σε ακτινοβολία στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS)
Από τις πρώτες ημέρες της Διαστημικής Εποχής, οι αστροναύτες ανέφεραν ότι έβλεπαν περιστασιακές λάμψεις στα μάτια τους … ακόμα και όταν ήταν κλειστά. Τώρα γνωρίζουμε ότι αυτό οφείλεται σε σωματίδια υψηλής ενέργειας που διέρχονται και αλληλεπιδρούν με τους υδατώδεις και υαλοειδείς χυμούς (υγρά) στο μάτι, και (κάπως ανησυχητικό να το σκεφτεί κανείς) στον εγκέφαλο.
Οι αστροναύτες σε χαμηλή τροχιά γύρω από τη Γη, στον ISS, έχουν προστατευτεί από ηλιακές καταιγίδες στο παρελθόν, εκμεταλλευόμενοι τις βασικές ενότητες που περιβάλλονται τουλάχιστον από το κύκλωμα του σταθμού.
Η πρόκληση της προσωπικής προστασίας
Όσον αφορά την παροχή προσωπικής προστασίας, το νερό αποτελεί πρόκληση. Οι ογκώδεις στολές μπορούν να περιορίσουν την κίνηση και να παρουσιάσουν διαρροή: κάτι κακό που μπορεί να συμβεί στο διάστημα. Τα υπερ-απορροφητικά πολυμερή (SAP) που σχεδιάστηκαν από την Ομάδα Χημείας και Βιοϋλικών (PBM) στο Πανεπιστήμιο της Γάνδης θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως εναλλακτική λύση και είναι πιο αποτελεσματικά έναντι του κυκλοφορούντος νερού.
Η ικανότητα της Υδρογέλης
Το SAP μπορεί να απορροφήσει εκατό φορές το βάρος του σε υγρό. Αυτό το καθιστά ιδανικό ελαφρύ και φορητό υλικό για εργασία. Σκεφτείτε τα “παιχνίδια τέρατα” που αυξάνονται σε μέγεθος: απλώς προσθέστε νερό. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά συστήματα κυκλοφορίας, το νερό στην υδρογέλη δεν ρέει ελεύθερα, καθιστώντας το ανθεκτικό σε διαρροές κατά τη διάρκεια ενός τρυπήματος.
“Η ομορφιά αυτού του έργου είναι ότι εργαζόμαστε με μια γνωστή τεχνολογία”, λέει ο Lenny Van Daele (Πανεπιστήμιο της Γάνδης) σε πρόσφατη συνέντευξη Τύπου. “Οι υδρογέλες βρίσκονται σε πολλά πράγματα που χρησιμοποιούμε καθημερινά.”
Οι υδρογέλες είναι συνηθισμένες σε καταναλωτικά προϊόντα, συμπεριλαμβανομένων των μαλακών φακών επαφής, βιοϋλικών και ιατρικών επιδέσμων σε μορφή γέλης.
“Το υπερ-απορροφητικό πολυμερές που χρησιμοποιούμε μπορεί να υποστεί επεξεργασία χρησιμοποιώντας πολλαπλές τεχνικές, κάτι που είναι μια σπάνια και πλεονεκτική ποιότητα μεταξύ των πολυμερών”, λέει η Manon Minsart (Πανεπιστήμιο της Γάνδης) στην ίδια συνέντευξη Τύπου της ESA. “Η μέθοδος επιλογής μας είναι η τρισδιάστατη εκτύπωση, η οποία μας επιτρέπει να δημιουργήσουμε μια υδρογέλη σε σχεδόν οποιοδήποτε σχήμα θέλουμε.”
Η έκθεση σε ακτινοβολία στο δρόμο για τον Άρη
Το πρόβλημα που θέτει η διαστημική ακτινοβολία σε αποστολές μεγάλης διάρκειας δεν μπορεί να υπερεκτιμηθεί. Είναι κάτι που θα πρέπει να λυθεί, αν οι άνθρωποι πρόκειται να κάνουν το μακρύ ταξίδι μετ’ επιστροφής στον Άρη.
Το πείραμα RAD του Curiosity που πραγματοποιήθηκε στο ταξίδι του στον Κόκκινο Πλανήτη το 2012 κατέδειξε το μέγεθος του διλήμματος. Οι αστροναύτες σε μια αποστολή στον Άρη θα λάμβαναν 60 rem / 0,6 Sieverts … περίπου μια καριέρα αξίας αποδεκτής έκθεσης σε ακτινοβολία, σε μία αποστολή.
Το πρόβλημα απέχει πολύ από τη λύση του, αλλά οι υδρογέλες μπορεί να προσφέρουν μια λύση στα επόμενα χρόνια. Θα είναι συναρπαστικό να δούμε τις υδρογέλες να χρησιμοποιούνται ως ένα κοινό χαρακτηριστικό σε μελλοντικές αποστολές στο βαθύ διάστημα, για να διατηρήσουν τους αστροναύτες και τον εξοπλισμό ασφαλείς.
Προοπτικές
Εκτός από την προστασία από την ακτινοβολία, οι υδρογέλες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία προσαρμόσιμων και άνετων διαστημικών στολών. Η ικανότητα τους να απορροφούν και να συγκρατούν νερό θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στη διαχείριση των υδάτινων πόρων σε μακρινές αποστολές. Επιπλέον, η τρισδιάστατη εκτύπωση υδρογελών θα μπορούσε να επιτρέψει τη δημιουργία εξατομικευμένων συσκευών και εργαλείων για τους αστροναύτες, προσαρμοσμένων στις ανάγκες και τις προτιμήσεις τους.
Οι ερευνητές διερευνούν επίσης τη χρήση υδρογελών για την ανάπτυξη νέων τύπων βιοϋλικών που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε ιατρικές εφαρμογές στο διάστημα. Για παράδειγμα, οι υδρογέλες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την επούλωση πληγών, την αναγέννηση ιστών ή την παροχή φαρμάκων σε αστροναύτες που βρίσκονται σε αποστολές μεγάλης διάρκειας.
