宇航员面临的宇宙辐射

钟建业　刘峭丽

宇宙辐射是宇航员在空间飞行中，无法避免的问题之一，也是他们所遇到的最危险的一个问题。

宇航员在低地球轨道会遇到各种不同形式的宇宙辐射，其强度都比在地球上要高50倍。美国航天飞机及俄罗斯的“和平号”空间站的全体人员所遭受的强烈辐射，包括中子、电磁辐射(X射线和γ射线)和诸如其它元素的质子、原子核之类的各种带电粒子的辐射。也许带电粒子由于其独特的贯穿特性而最难以对付，但所有宇宙辐射都会在生物的细胞和组织里引起病态变化。所以，在轨道飞行任务中辐射危害还不是主要问题，国际空间站和未来的火星飞行任务中的全体人员，可能会受到巨大的放射生物学方面的危害。

宇宙空间的辐射环境

1.太阳粒子活动和太阳宇宙射线产生的辐射主要由太阳风暴期间释放出的带电粒子云构成，这种辐射是所有辐射类型中最难以预测的。例如，太阳粒子活动能产生高流量的电子和质子，偶尔还能产生一些较重的离子，有时可保持数天。

2.银河系的宇宙辐射这些辐射来自太阳系以外，由能量非常高的带电粒子构成。它们与星际磁场相互作用，因此，在太阳活动期流量增加。对这类辐射采取结构性防护是完全无效的。

3.地磁俘获的辐射这类辐射主要由质子构成，贯穿力相当低，穿不透宇宙飞船的壳体，也穿不透防护层。这种辐射高度集中在南大西洋上空。

幸运的是,地球上的人受到了两重保护，从而可避免上述辐射的伤害。外保护层被称为范·艾伦粒子带，它是由质子和电子所形成的高能粒子区域。这些质子和电子由地球磁场俘获，然后随力的作用线来回地盘旋升降。

大气层是第二个保护层。它的外层是电离层,可将一些粒子辐射反射回宇宙空间，其里面一层或俘获一些粒子，或通过与气体原子相碰撞，减弱了它们的能量。

宇航员的辐射限量

无论何人受到的辐射量都是有限制的，否则就会危及生命安全。生活在地球上的人年平均辐射剂量大约为2.5毫希沃特（剂量当量的单位）。地球上职业性地暴露在辐射环境的人所受到的年辐射限量为20～50毫希沃特。美国宇航局所规定的空间飞行的年最大辐射限量为500毫希沃特。美国航天局所规定的不同年龄和性别的人的职业性辐射限量为1～4希沃特。研究表明：宇航员在“和平号”空间站上度过6个月所受到的辐射量为150毫希沃特。

前苏联的标准规定：宇航员一年所受的辐射量在0.665希沃特以内，但每三年不能超过1.625希沃特。

虽然美国航天医学科学委员会已提出过辐射限量，或许人们会认为，为宇航员所制定的辐射标准比核工厂的工人所受的最大辐射值还要大。但是，由于微重力和银河系的长期宇宙辐射所产生的影响目前还弄不清，恐怕这个辐射限量还会被突破。

对宇航员造成的生物学方面的危害

辐射到人体组织里的能量，将引起人体细胞或脱氧核糖酸的微观变化。这种分子的损害可能造成病变，而这种病变最终不仅可能引起活性细胞的减少和变异，甚至可能改变遗传因子。如果辐射不是太严重，那么新细胞的生成通常可以弥补损失，但对神经系统的细胞来说就不是这样了。长期辐射，例如像未来的火星乘员所要经历的情况，可能使宇航员因身体受到损害而无法恢复。

空间飞行所遇到的另一个危害领域被称为EVA，是由高能粒子引起的。在受其侵袭期间，通常由各种材料和宇宙飞船的壁所提供的有效保护是不够的，即使是在很短的时间内宇航员也会受到损害。因此，必须对遭受高能粒子袭击的宇航员，在生物学方面引起的损害进行评估。

俄罗斯“和平”号空间站和美国航天飞机辐射量的监测

随着人类空间活动的增多，空间站时代即将到来，为制定辐射保护条例，必须从放射生物学方面制定适当的放射剂量标准。

为了研究辐射对航天机组成员的生理系统产生的伤害，在“和平”号空间站和航天飞机上一直装备着各种各样的检测设备。这些检测设备的测量结果各不相同，它取决于诸多因素，例如轨道的高度和倾角、相对太阳的位置、测量设备在航天器中的位置，以及储藏在航天飞机内的可消耗物质，特别是水的数量。“和平”号空间站装备的保加利亚－俄罗斯研制的辐射剂量计，从1988年开始就一直在空间站使用，被用于测量贯穿粒子的剂量和流量。

1992年8月初，一种名为“脑希卡”的新的放射剂量测定系统开始在“和平”号空间站上使用。它是由法国制造的一种能量转换光谱仪，能实时测量辐射的剂量、等级等。它还是一个能测量低气压状态下细胞组织的计量仪器。“和平”号空间站还装载其它探测器，例如氧化锂热发光探测器，它被用于测量辐射区稀有离子的作用。

航天飞机上装备的辐射能测量望远镜在其STS－76飞行中首次被使用。它是一种精密仪器，内部装有数据管理部件，用于粒子计数和剂量评定。

关于宇航员健康的跟踪研究

美国宇航局对宇航员所受的辐射进行监控，所有的宇航员均由约翰逊航天飞行中心的飞行医学诊所提供医疗护理，并且通过宇航员健康的跟踪研究，掌握宇航员患病的发生率。按照这个计划，用来做比较的人选，从那些每年在约翰逊航天飞行中心作身体检查的民航雇员中选出，他们象宇航员那样以同样的方式被跟踪检查。研究表明：宇航员当中癌症发生率与普通人是相似的。不过，当进行较长的飞行任务时，宇航员受辐射量将增加，也许现在身体状况正常的，将来就不再正常。

（钟建业刘峭丽）