一個國際科學(xué)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(wù)最多只能持續(xù)四年時間。規(guī)劃一次火星載人任務(wù)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(fù)雜的影響，在科學(xué)家和工程師為滿足任務(wù)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(wù)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(xué)洛杉磯分校、麻省理工學(xué)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(guān)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(dāng)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(dāng)太陽最活躍時，太陽風(fēng)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(wù)將容易對應(yīng)上比較合適的空間氣候。然而，持續(xù)時間超過四年的任務(wù)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(wù)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(zhì)。最嚴(yán)重的危險將來自于GCR，因為它們的能量很大，當(dāng)研究人員使用人類器官的模型并將它們設(shè)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(dāng)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(yán)格的限制，而且它對人類的火星任務(wù)提出了技術(shù)上的困難，但這樣的任務(wù)是可行的，"加州大學(xué)洛杉磯分校研究地球物理學(xué)家Yuri Shprits說。