ExoMars 航天器测量深空辐射，以帮助确保未来宇航员的安全

访问火星非常危险。宇航员必须在深空生存六个月才能到达火星，在地面生存一年半才能返回地球，再花六个月返回地球。这意味着两年半的时间无法获得地球上丰富的资源，因此第一批宇航员必须携带大量氧气和水、一流的二氧化碳洗涤器和尿液回收器，以及成吨的土豆。

还有一些较温和的风险，这些风险可能会损害健康，但不一定立即致命。所有船员在心理上都能应对挑战吗？多年的低重力会对骨密度造成什么影响？还有辐射，即从星际空间和太阳飞来的高能粒子。地球磁场保护我们免受最坏的影响，但在太空中，这些呼啸的粒子更容易埋入我们的体内，在那里它们会破坏 DNA 链，增加人患癌症的几率。

周三，欧洲航天局公布了其火星外微量气体轨道器在 2016 年从地球飞往火星的六个月旅程中吸收了多少辐射。在此期间，这艘无人驾驶的航天器所受辐射量约为欧洲宇航员职业生涯极限的 30%。这意味着，任何往返火星的人一生中至少要承受欧空局认为可接受的辐射量的 60%，这还不包括在火星表面停留的时间，火星表面的辐射风险约为太空中的一半。欧空局宣布的 60% 听起来确实很可怕，但从健康风险的角度来看，这到底意味着什么呢？NASA 过去的研究可以帮助我们正确看待这个问题。

测量辐射的单位有很多——最受欢迎的单位是 BED 或香蕉当量剂量，一个单位等于吃一根香蕉所受的辐射量。但航天机构关心的单位是毫西弗 (mSv)，因为它旨在捕捉辐射的健康风险。1 西弗，即 1000 mSv，相当于一生中患癌症的风险增加约 5%。

巧合的是，NASA 估计其两到三年的载人火星任务计划也将涉及每位宇航员约 1000 毫希沃特的辐射，并且至少早在 2008 年，这个数字就出现在了教育文件中。这个数字足以引起人们的担忧（纳米管屏蔽和冰穹等新技术旨在降低这个数字），但不一定会成为一个问题，因为从官僚主义的角度来说，这已经是 NASA 可以承受的极限了。

美国宇航局允许宇航员在其职业生涯中接触的最大辐射量取决于年龄和性别，范围从 25 岁女性的 1000 毫希沃特到 55 岁男性的 4000 毫希沃特。该政策的目标是将宇航员一生中死于癌症（而不仅仅是患癌）的风险保持在 3% 以内。而这比普通地球人本来就很高的风险还要高出 3%：根据美国癌症协会的数据，患癌风险为 40%，死于癌症风险约为 20%。美国宇航局的规定更为严格，将所有人的职业生涯辐射量限制在 1000 毫希沃特以内，无论年龄和性别。

2014 年，NASA 根据“好奇号”探测器前往火星并在火星表面漫游的经历，更新了其估算，并给出了一些确切的数字。探测器估计，宇航员在前往火星的六个月旅程中将受到 300 毫希沃特的辐射，在火星表面生活 18 个月将受到约 400 毫希沃特的辐射（火星表面至少阻挡了一半的辐射），返回途中将再受到 300 毫希沃特的辐射，总计约 1010 毫希沃特——完全符合预期。

没有医生会建议人们在三年内每年接受超过 300 毫希沃特的辐射，但这也远非死刑。毕竟，我们每天都会受到环境中天然放射性元素（如香蕉中的钾）的辐射。在美国，我们每年接受的辐射剂量约为 3 毫希沃特。空乘人员每年接受的辐射剂量为 5 毫希沃特。在核电站工作的人每年的辐射剂量为 20 毫希沃特，而伊朗拉姆萨尔的居民用当地的放射性石灰岩建造房屋，他们一生每年接受的辐射剂量高达 250 毫希沃特。幸运的是，尽管背景辐射接近火星表面，但那里的癌症发病率却与附近地区相似，这让人感到不可思议。

ESA 尚未公布 ExoMars 测量的具体数字，但其 60% 的严格指导方针建议往返行程的辐射量约为 600 毫希沃特。再加上在火星表面停留的时间 400 毫希沃特，我们就可以得出三年内约 1000 毫希沃特的任务概况——这是两个机构都能接受的极限值。在一次长期任务中接受完整的职业辐射量可能意味着必须从进一步的太空旅行中退休，但在花了一年半时间探索火星之后，一些宇航员可能已经准备好在地球上生活了。

美国宇航局和欧洲航天局将继续开发保护宇航员免受辐射的技术，因为他们将继续向太空迈进。但即使在这个早期阶段，对于火星水手来说，在时间安排得当、防护措施较弱的航行过程中，他们所受到的背景辐射似乎与目前国际空间站近地轨道上的宇航员所受到的辐射没有太大区别。而这份工作的申请人数并不少。