最近、月周回の歴史的な試験飛行を完了したアルテミス 1 号ミッションには、宇宙飛行士は一人も乗っていなかったが、二人の非常に特別な乗客がいた。ヘルガとゾハルだ。旅行中は特別な放射線防護ベストを着用した。彼らの使命は？深宇宙での放射線被曝を測定し、ベストが宇宙の目に見えない危険から宇宙飛行士を守るのに役立つかどうかを判断します。
宇宙放射線の脅威とそれから宇宙飛行士を守る方法についてさらに詳しく知るために、私たちはベストを製造する会社StemRadのCEO、そして宇宙ステーションミッションのベテランであるNASAの退役宇宙飛行士スコット・ケリーに話を聞いた。宇宙飛行士の健康研究における役割でよく知られている。
目に見えない放射線の危険性
ここ地球では、私たちは地球の磁気圏によって危険な放射線から守られています。地球の周りの磁場は放射線をヴァン・アレン帯と呼ばれる 2 つの領域に閉じ込め、地表にいる私たちにとって安全な場所にしています。しかし、宇宙飛行士が月（および火星のような太陽系の他の潜在的な場所）を訪問する必要があるため、地球の低軌道を越えると、危険な放射線にさらされます。
長期的には、この放射線（太陽風と呼ばれる太陽からの荷電粒子、コロナ質量放出で放出される粒子、宇宙線で構成されます）への曝露は、さまざまな健康上の問題を引き起こす可能性があります。最も重要なことは、放射線被曝により、がんやさまざまな変性疾患が発生する可能性が高まることです。そのため、NASA やその他の宇宙機関は、宇宙飛行士が生涯にわたって被曝できる放射線量に上限を設けています。
国際宇宙ステーションのような軌道環境で宇宙飛行士が経験する被曝は、月への旅行で経験するよりもはるかに少ないですが、それでも乗組員に影響を与えるには十分です。国際宇宙ステーション（ISS）で複数のミッションに従事したスコット・ケリー氏は、「宇宙線が眼球に当たるのが見えることがありますが、それが放射線であり、目だけでなく体も通過していることがわかります」と語る。 「つまり、それはあなたも気づいていることなのです。」
磁気圏を超えて冒険する
NASAは人類を月に送り返し、最終的には有人飛行を火星に送る計画を立てており、放射線被ばくの問題は大きな懸念となっている。アポロ計画によるこれまでの月へのミッションはわずか数日間で、宇宙飛行士たちは滞在中に放射線レベルを上昇させる太陽粒子現象を経験しなかったのが幸運だった。しかし、数週間、場合によっては数か月にわたるミッションの場合、宇宙飛行士を放射線から守るためのソリューションが必要です。
そこで、AstroRad ベストが登場します。水素を豊富に含むポリマー素材で作られたこのベストは、骨盤と胴体を覆い、太陽放射から最も脆弱な臓器を保護します。放射線防護が身体の特定の部分にのみ適用できるというのは意外に思えるかもしれないが、StemRad CEO のオーレン・ミルスタイン氏は、彼がこのアイデアを売り込んだ宇宙産業の関係者の多くも驚いたと語った。しかし、全身を防護するのは信じられないほど面倒で、宇宙飛行士が実際に着用して仕事ができるものが最良の防護策となるだろう。
全か無かのアプローチではなく、選択的な保護により、有効性と実用性のバランスを取ることができます。肺や乳房組織など、最も脆弱な臓器の一部を保護できれば、過度の負担をかけずに人々の安全を守ることができます。
累積リスクの概念化
人間として、私たちは多くの場合、リスクについて累積的なプロセスよりも、差し迫った危険という観点から考えることに慣れています。飛行機への恐怖と、喫煙などの長期的な健康上の危険についての考え方の違いを考えてみましょう。そして、宇宙のことになると、ロケットの失敗や宇宙船の爆発という観点から危険を考えるのは自然であり、累積放射線被ばくがどのようなものかを想像するのは困難です。
累積被ばくを減らすための重要な方法の 1 つは、ある程度の保護を提供するのに十分でありながら、重要なことに、宇宙飛行士が着用できるほど快適な保護具を作成することです。 「私たちはあなたを守るだけでなく、身に着けたくなるようなものを求めています」とケリーは言いました。彼は StemRad の諮問委員会のメンバーであり、宇宙飛行が人体に及ぼす影響に関する に参加していたので、宇宙飛行士が直面する健康問題について特に理解しています。
ベストは体の一部を保護しながら、自由な動きを可能にします。そして、ミルシュタイン氏が指摘したように、たとえ一部の時間しか着用しない場合でも、効果がある可能性があります。製品を使用できる時間は 70% だけですが、それでも非常に有益です。シャワーを浴びたり、運動などの激しいアクティビティを行う場合は外すことができます。なぜなら放射線は蓄積するものだからです。」
人間工学の重要性
ベストが宇宙飛行で実用的であるためには、宇宙飛行士が着用中に自由に動き回れる必要があります。 AstroRadは、5人の宇宙飛行士がISSで昼夜を問わず通常の任務を遂行しながら着用し、動作に支障をきたすかどうかを検査した。
「食事や睡眠など、多くの時間がかかる重要なことの多くにおいて、ベストは大丈夫でした」とミルシュタイン氏は言う。ただし、ベストは腕を頭上に上げるなどの特定の動作を妨げるため、貨物車両からの荷降ろしなどの作業がより困難になりました。
「すべてが浮いているので、貨物車両からの荷降ろしは困難です」とケリー氏は言います。 「バッグからたくさんのアイテムを取り出しているときに、バッグを開けるとすべてが浮いてしまい、それを管理しなければならない場合、それは困難になります。」同氏は、宇宙飛行士には細心の注意と几帳面さが求められるため、この挑戦は主に精神的なものであると述べた。しかし、動きが妨げられると、ただでさえ難しい作業がさらに難しくなります。
「微小重力により、ほとんどすべてのことが困難になります」とケリー氏は言います。
保護を犠牲にすることなくベストを可能な限り柔軟にするために、ベストはさまざまな深さの何千もの六角形をメッシュにはめ込んで作られています。これにより、動きを許容する十分な柔軟性を保ちながら、特定の領域を他の領域よりも厚く保護することができます (肺の保護を強化するなど)。現在、ベストには男性用と女性用の 2 つのサイズがありますが、より異なるサイズの体に対応するためにベストを短くしたり長くしたりできるモジュール式システムの計画もあります。
現実のシナリオでの保護のテスト
ISS の AstroRad で行われたテストは、宇宙飛行士にとってのベストの快適さとフィット感を理解することを目的としていましたが、遮断される放射線の量は評価されませんでした。そのため、ベストの有効性をテストする最良の方法は、実際の有人ミッションに匹敵する状況でベストを確認することです。
無人で行われたアルテミス I ミッションには、胴体の形をしており探知機が詰め込まれた 2 人のダミー人形ヘルガとゾハルが含まれていたのはそのためです。 2つの胴体は入ってくる放射線粒子を検出するように設計されており、1人はベストを着用するため、チームはベストがこの放射線を阻止するのにどれほど効果的であるかを確認できるようになります。地球から月の周りを往復する25日間の飛行の間、宇宙飛行士は将来のミッションで遭遇するのと同じ放射線環境にさらされることになる。
「史上初めて、深宇宙での放射線量と体内への放射線の浸透を定量化できるようになります。これまでに行われたことのないことです。そして同時に、考えられる対抗策を検証することだ」とミルシュタイン氏は語った。 「深宇宙における臓器レベルでの放射線に対する人間の感受性に関するデータの宝庫となるでしょう。」
AstroRad は、人間の健康にとって最も危険な電離放射線から保護することに重点を置いています。しかし、このテストは、銀河宇宙線と呼ばれる別の種類の放射線を阻止するのにベストが効果的かどうかも示すことになる。このバックグラウンド放射線を遮断するのは難しいため、その恩恵はおそらくわずかなものにとどまりますが、これらはすべて将来の防護対策に役立つデータです。
リスク管理の心理学
宇宙探査には常にある程度のリスクが伴い、宇宙飛行士は仕事の一環としてこの現実を区分するように教えられます。 「人は自分の仕事と自分でコントロールできることに集中し、他のすべてを無視するように訓練されています」とケリーは説明しました。 「リスクは承知しているが、それによって無力化されることは許されない。」
放射線は、宇宙飛行士が対処する多くのリスクの 1 つにすぎません。しかし、打ち上げ失敗のような差し迫ったリスクとは異なり、放射線は「未知のリスク」であるとケリー氏は言う。 「これは、残りの人生にわたって自分自身をさらすことになる、長引くリスクです。」
宇宙機関には、差し迫ったリスクと長期的な健康への影響の両方の観点から、宇宙飛行士の安全を可能な限り保つ道徳的義務があります。アルテミスの月へのミッションや、将来の有人探査では、放射線防護が重要な要素となります。
ケリーにとって、リスク管理へのアプローチの鍵はバランスであり、これには、対処できるリスクを軽減し、対処できないリスクに対処することが含まれます。 「私たちは合理的な範囲内で可能な限り安全にしています」と彼は言いました。 「物事を100%安全にしたいなら、決して家から出ないでしょう。」