NASA實測防輻射背心可減60%太空輻射量 登月火星任務保命裝備有望問世

人類探索深空的腳步越走越遠,隨之而來的風險也越堆越高。其中,最棘手的莫過於看不見、摸不著的太空輻射。美國太空總署(NASA)近期發表的一項研究成果,為這個難題帶來了一道曙光:一款曾在阿提米絲一號(Artemis I)任務中測試的防輻射背心,在模擬強烈太陽風暴的條件下,能將太空人的輻射暴露劑量降低高達六成。

人類探索深空的腳步越走越遠,隨之而來的風險也越堆越高。其中,最棘手的莫過於看不見、摸不著的太空輻射。美國太空總署(NASA)近期發表的一項研究成果,為這個難題帶來了一道曙光:一款曾在阿提米絲一號(Artemis I)任務中測試的防輻射背心,在模擬強烈太陽風暴的條件下,能將太空人的輻射暴露劑量降低高達六成。這不只是實驗室裡的數字,而是直接關係到未來登月、甚至火星任務中,太空人能否活著回來的關鍵。

人體模型穿上身,輻射數據說真話

這篇在12日發表於《Science Advances》期刊的論文,分析了2022年阿提米絲一號任務期間所蒐集到的數據。當時,NASA做了一個大膽的設計:將兩具女性人體模型「Zohar」與「Helga」送上太空,兩者體內密密麻麻裝滿了輻射感測器。差別在於,Zohar身上穿著一件由美國與以色列團隊聯手研發的AstroRad防護背心,而Helga則完全沒有任何額外防護。研究團隊表示,這是迄今為止規模最大的深空輻射暴露實驗,沒有之一。

結果相當清楚。這件背心不是設計給太空人日常走動穿的,而是專門為了應付那種高強度、可能誘發癌症的太陽粒子事件。它把防護力集中在人體最脆弱的幾個器官:肺部、胃部、骨髓、乳房,還有卵巢。研究團隊模擬了兩種極端情境:如果遇到類似1972年的那場強烈太陽風暴,背心能讓太空人承受的輻射劑量減少約60%;就算是接近1989年的等級,也能降低將近40%。換算起來,這分別相當於避免了約193天與131天的深空輻射暴露量。換句話說,穿上去,多活好幾個月。

聰明配重,防護效率最大化

AstroRad背心是由StemRad與洛克希德‧馬丁(Lockheed Martin)聯手開發。它的設計哲學很簡單,卻也很顛覆:與其把防護材料平均鋪滿全身,不如集中火力保護最重要的器官。事實證明,這個策略是對的。比起把相同重量的防護材料均勻配置,這種「精準防護」的做法能額外減少約30%的輻射劑量。當然,這件背心並不輕,足足有26公斤。它已經在國際太空站上測試過舒適度與功能性,但即將到來的阿提米絲二號任務因為飛行時間短、艙內空間又有限,暫時不會隨飛行員搭載。不過研究員已經把它視為未來月球任務的標準隨身裝備。

這項研究是由NASA、德國航太中心與以色列太空總署共同資助。一個值得注意的細節是,阿提米絲一號任務本身並沒有遭遇重大的太陽爆發,但太空船在穿越內側范艾倫輻射帶時所取得的測量值,已經足夠讓團隊用來推算背心在極端太陽粒子事件下的防護效果。這代表,數據的可靠性是有紮實基礎的。

編輯觀點:這件背心的出現,其實戳破了科幻電影裡一個常見的浪漫想像。在電影裡,太空船總有個神奇力場能擋掉所有輻射,但現實世界裡,我們連一層像樣的防護都還做不出來。NASA這次的測試,等於是把「精準防護」的概念從理論拉到實戰。說句實在話,26公斤的背心要穿上好幾個月甚至幾年,絕對是體能與意志的雙重考驗。但從另一個角度看,這也點出了深空探索的核心矛盾:我們越想走得遠,就越得把地球上最笨重、最原始的保護手段一起帶上去。未來,這項技術若能成功輕量化,甚至結合太空船內現有物資發展出緊急應變方案,那它將不只是登月的保命符,而是人類踏足火星那一步的關鍵基石。

月球基地與火星夢,輻射防護沒有退路

NASA規劃中的月球基地,太空人停留時間可能長達數週甚至數月,而火星任務的時間跨度只會更長。如何在漫長的太空旅行中有效降低輻射風險,已經從科學問題變成了生存問題。研究團隊現在正忙著兩件事:一是想辦法減輕背心的重量,讓它不那麼像個「移動沙包」;二是評估在緊急狀況下,能否利用太空船內既有的物品(比如貨物、備用布料)現場製作臨時的防護材料,至少撐過一次突發的太陽風暴。

如今,Zohar與她身上那件立下戰功的AstroRad背心,已經回到佛州甘迺迪太空中心公開展出。它們靜靜陳列在當年任務啟程的地方,見證著人類為對抗宇宙惡劣環境所付出的努力。

話說回來,這項技術離普及還有一段路要走,但它至少證明了:在面對宇宙射線這個看不見的敵人時,我們不再只能聽天由命。或許再過幾年,太空人出任務前的檢查清單上,就會多出一行字:「防輻射背心,確認已穿戴。」

後續觀察

這項研究為深空輻射防護提供了一個明確且可行的方向。接下來值得關注的,不只是AstroRad背心本身的輕量化進展,還有NASA如何將這套「精準防護」概念,整合進未來星艦(Starship)或太空發射系統(SLS)的整體輻射管理策略中。同時,利用船內現有物資製作臨時防護材料的評估結果,也將直接影響緊急應變程序的設計。這些發展,都將在未來幾年內陸續揭曉。

本文改寫整理自公開新聞來源,原始報導由科技新報發布。

常見問題 FAQ

這款防輻射背心真的能減少60%的輻射量嗎?

是的,根據NASA在《Science Advances》發表的論文,在模擬類似1972年強烈太陽風暴的條件下,AstroRad背心可讓太空人承受的輻射劑量減少約60%;若是接近1989年等級的事件,也可降低近40%。

這件背心為什麼會選擇保護特定器官,而不是全身防護?

因為在重量有限的情況下,將防護材料平均分配的效果不如集中使用。AstroRad的設計概念是加強防護肺部、胃部、骨髓、乳房與卵巢等最敏感的器官,這種做法比平均配置相同重量的材料,能多減少約30%的輻射劑量。

防輻射背心什麼時候會實際用在月球或火星任務中?

研究人員已將它視為未來月球任務的隨身裝備,但實際搭載時間尚未公布。目前研究團隊正在努力減輕背心重量,同時評估能否利用太空船內既有物品製作臨時防護材料。阿提米絲二號任務因時間短、艙內空間有限,暫時不會隨飛行員搭載。

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