宇航员斯科特·凯利曾在国际空间站（ISS）上居住了一整年，距离地球约 400 公里，而他的美国宇航局同事克里斯蒂娜·科赫也在“空间站”上度过了几乎同样长的时间。 他们返回地球时，肌肉略有萎缩，并伴有其他有害的生理影响，这些影响来自于他们在近乎零重力的环境中长时间停留。 但是，对于太空旅行者，特别是那些冒险进入近地轨道以外的旅行者来说，还潜伏着另一种更隐蔽的危险。
太空充满了看不见但有害的辐射，其中大部分辐射来自太阳喷射出的高能粒子或宇宙极端天体事件中产生的宇宙射线。 这种辐射会损害生物体的 DNA 和其他脆弱的细胞机制。 并且损害程度与暴露量成正比，在地球大气层和磁场的保护层之外（例如在前往月球或火星的假想旅程中），损害程度会急剧增加。 随着时间的推移，累积的细胞损伤会显着增加患癌症的风险。
为了解决这种情况，应美国宇航局的要求，由美国国家科学院、工程院和医学院组织的一组顶级科学家于 6 月发布了一份报告，建议该航天机构采用宇航员职业生涯中可接受的最大太空辐射剂量限值，即 600 毫西弗。 西弗是一个单位，用于衡量一个人吸收的辐射量——同时考虑辐射类型及其对身体特定器官和组织的影响——相当于每千克质量一焦耳的能量。 科学家通常使用较小（但仍然非常重要）的毫西弗单位，即 0.001 西弗。 例如，香蕉含有微量的天然放射性同位素，但要摄入相当于一毫西弗的剂量，一个人必须在几个小时内吃掉 10,000 根香蕉。
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美国宇航局现役宇航员的每位成员在其轨道飞行期间接受的辐射剂量均低于 600 毫西弗，其中大多数人（包括科赫）接受的剂量远低于此值，因此可以安全地返回太空。但是，在国际空间站上停留一年所接受的辐射剂量仍然高于 2011 年居住在日本福岛第一核电站事故附近的居民所接受的辐射剂量。
“每个人都在计划前往月球和火星的旅行”，这些任务可能会有很高的辐射暴露，该报告的主要作者、纽约市纪念斯隆·凯特琳癌症中心放射科医师 Hedvig Hricak 说。 她说，使用目前经太空飞行验证的技术，长途旅行——尤其是前往红色星球的旅行——将超过拟议的阈值。
这对于美国宇航局的阿耳忒弥斯计划来说可能是一个大问题，该计划旨在将宇航员送往月球，为未来前往火星的任务做准备。 该航天机构的另一个问题是，它使用的大部分流行病学数据来自对日本原子弹爆炸幸存者的寿命研究，以及少数在近地轨道上忍受了数月甚至数年之久的宇航员和宇宙航天员。 美国宇航局目前的太空辐射限制是在 2014 年制定的，其中涉及对癌症死亡率的复杂风险评估，该评估取决于年龄和性别，但 Hricak 认为，有必要获得更多相关数据。 例如，在原子弹幸存者研究中，女性比男性更容易患肺癌，这表明女性更容易受到有害辐射的影响，这种脆弱性存在性别差异。 “但是根据我们目前的知识，我们知道我们无法在高暴露与慢性暴露之间进行比较，”Hricak 说。 “环境是不同的。 有很多不同的因素。”
美国宇航局现在想要更新其标准，因为该机构即将派遣如此多的宇航员远远超出近地轨道，在近地轨道之外，大量的太空辐射似乎注定会超过先前规定的暴露限制。 此外，Hricak 说，对所有太空旅行者采用单一的通用辐射限制在操作上是有利的，因为它很简单。 通用限制也可以被视为对女性宇航员的福音，在旧系统中，女性宇航员的限制低于男性，因此被禁止在太空中度过与男性宇航员一样多的天数。
Hricak 和她的团队提出的新辐射限制与 35 岁女性的所有器官的风险有关——根据原子弹幸存者数据中的性别差异以及年轻人患辐射风险较高这一事实（部分原因是他们有更多时间患癌症），该人群被认为是最脆弱的。 辐射最大值的目标是将个人的癌症死亡风险保持在 3% 以下：换句话说，根据此辐射限制，预计最多每 100 名宇航员中会有 3 人在其一生中死于辐射引起的癌症。
“美国宇航局使用标准来设定太空飞行暴露限制，以保护美国宇航局宇航员在任务中和任务后的健康和表现，”美国宇航局首席健康和医疗官办公室的戴夫·弗朗西斯科说。 他承认，虽然火星任务中的宇航员将受益于稀薄的火星大气层提供的一些有限的保护，“深空中的过境具有最高的暴露水平。”
这意味着长时间的太空旅行会带来最大的风险。 在月球表面停留六个月或更长时间——当然，前提是宇航员最终在那里存在，而不是大部分时间都待在地下栖息地中——将涉及近 200 毫西弗的暴露量，这比在国际空间站的长期访问量还要高。 而前往火星的宇航员将暴露于更多的辐射中。 无论他们是通过月球中转站还是直接太空飞行到达红色星球，他们都可能在途中经历了显着的辐射暴露。 甚至在他们开始返程之前，他们可能就已经超过了 600 毫西弗的限制。 整个航程可能持续几年，可能涉及超过 1,000 毫西弗的剂量。 因此，如果宇航员——而不仅仅是机器人——将被送往火星，美国宇航局可能需要为他们申请豁免，Hricak 说，尽管获得豁免的确切程序尚未制定。
该报告关于新辐射最大值的提案并非没有批评者。 “对于火星任务，一名达到该限制的 35 岁女性在 15 到 20 年内可能有超过 10% 的死亡几率。 对我来说，这就像和船员玩俄罗斯轮盘赌，”内华达大学拉斯维加斯分校物理学家、美国宇航局前辐射健康官员弗朗西斯·库奇诺塔说。 尽管新限制本应为女性宇航员带来好处，但他担心年轻女性在太空中的风险尤其明显。
相反，Hricak 说，美国宇航局在其对新限制的要求中一直力求保守。 欧洲、加拿大和俄罗斯航天局目前都允许更高的最大剂量 1,000 毫西弗，而日本的限制像美国宇航局目前的限制一样，是年龄和性别相关的，这主要是因为它们都依赖于原子弹幸存者数据。
但是，与核爆炸附近的人不同，宇航员暴露于太空辐射的风险是长期的，而不是即时的。 如果没有适当的屏蔽（这往往相当重，因此发射成本高昂），他们患癌症以及心血管疾病、白内障和中枢神经系统损伤的几率每天在太空中都会略有增加。 在一个人的细胞中，太空辐射会切断 DNA 分子双螺旋的两条链。 虽然少数此类情况可能带来的风险非常有限，但每次额外的切断都会增加发生可能导致癌症的有害突变的几率。
幸运的是，然而，人体有修复某些类型 DNA 损伤的方法，并且有可能在太空研究这种 DNA 修复，正如 6 月下旬在PLOS ONE 杂志上发表的一项新研究所证明的那样。
“这项实验建立了一系列以前从未在国际空间站极其复杂的环境中实施过的技术，”太空基因学生竞赛的联合创始人、该研究的共同作者塞巴斯蒂安·克拉夫斯说，该竞赛促成了这项调查。 科赫本人使用国际空间站上的酵母细胞进行了这项实验，这可能成为未来尝试仔细监测宇航员 DNA 损伤和细胞修复的先驱。
除了医疗技术外，用于防御太空辐射的推进系统和屏蔽技术也可能会有所进步。 例如，太阳喷射出的粒子可以用几厘米厚的铝或其他材料阻挡，尽管航天器外或未来月球或火星结构外的宇航员仍然容易受到攻击。 而且他们无法像那样容易地免受能量更高的宇宙辐射源（例如来自遥远爆炸恒星的重离子）的屏蔽。
无论如何，考虑到与我们在地球上熟悉的辐射相比，关于不同类型太空辐射造成的各种健康风险知之甚少，研究人员肯定会继续进行更多类似的研究，以尽可能保护宇航员。 “我可以准确地告诉您从 CT 扫描中会接受多少辐射，”Hricak 说，“但太空辐射存在许多不确定性。”