Eksperyment MATROSHKA. Promieniowanie w Kosmosie mniej groźne, niż sądzono

Promieniowanie kosmiczne jest uznawane za jedno z ważniejszych zagrożeń, które mogą wpływać na przebieg długotrwałych misji kosmicznych. Problem ten zyskuje na znaczeniu w kontekście przygotowań do wyprawy na Marsa.

Podczas poświęconej temu problemowi konferencji naukowej „Promieniowanie i człowiek w kosmosie”, dr Paweł Bilski z Instytutu Fizyki Jądrowej dwa lata temu wyjaśniał:

Promieniowanie kosmiczne, czyli mieszanina cząstek płynących ze Słońca i spoza Układu Słonecznego, uznawane jest za główny czynnik mogący w ograniczyć w przyszłości loty międzyplanetarne. (…) Promieniowanie kosmiczne ma bardzo skomplikowany charakter i brak jest jeszcze pełnej i pewnej wiedzy na temat jego wpływu na zdrowie astronautów. W perspektywie stałej obecności człowieka w przestrzeni kosmicznej i lotów międzyplanetarnych niezbędne jest pogłębienie wiedzy na ten temat.

W tym właśnie celu Europejska Agencja Kosmiczna rozpoczęła przed laty eksperyment MATROSHKA. Jego początki sięgają jeszcze 2004 roku, kiedy ESA wraz z instytucjami badawczymi z kilku państw, w tym również z Polski (która nie należała wówczas do ESA), opracowała nietypowy sprzęt badawczy.

Okazał się nim zmodyfikowany fantom medyczny, który zbudowano z prawdziwych, ludzkich kości oraz tworzyw, symulujących tkanki ciała. Fantom został podzielony na 33 plastry o grubości 2,5 centymetra, a w każdym z nich umieszczono pojemniki na detektory termoluminescencyjne. Dzięki temu badacze mogli sprawdzić, jak dokładnie wygląda pochłanianie promieniowania kosmicznego przez ciało człowieka i które narządy przyjmują największą dawkę.

Kluczowym elementem całego eksperymentu są detektory, które po zakończeniu badania są w warunkach laboratoryjnych podgrzewane, a ilość emitowanego przez nie światła pozwala na precyzyjne określenie pochłoniętej dawki promieniowania. W fantomie umieszczono w sumie około 6 tys. takich detektorów. Połowa z nich to dzieło polskich naukowców z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN, który w przesłanym komunikacie stwierdza:

Tak zaprojektowany eksperyment pozwolił najpierw wyznaczyć przestrzenny rozkład dawki wewnątrz fantomu, następnie dawki pochłonięte w poszczególnych narządach, a w końcu tzw. dawkę efektywną, którą uważa się za najlepszą miarę rzeczywistego narażenia człowieka na promieniowanie.

Przez dekadę pomiarów fantom był wielokrotnie wystawiany na promieniowanie kosmiczne. Przebywał nie tylko na pokładzie ISS, ale również poza stacją, w osłonie symulującej ochronę, jaką zapewniają skafandry używane podczas spacerów kosmicznych.

Okazało się, że wskazania, podawane przez dozymetry używane przez astronautów są zawyżone. W przypadku pobytu na stacji dozymetry podają dawkę o 15 proc. większą od faktycznej, a w przypadku spaceru kosmicznego różnica rośnie aż do 200 proc. Uzyskane wyniki skomentował Paweł Bilski z IFJ PAN:

Można powiedzieć, że kosmos okazał się nieco mniej wrogi człowiekowi niż się nam pierwotnie wydawało.