本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
作为太空生物,人类非常没用。我们进化为高度适应站在地球质量行星上的恒定加速度。我们的身体不适应微重力。它会扰乱我们的循环系统,使我们浮肿,并扰乱我们的视力。我们的细胞也不太喜欢太空辐射环境的增加,特别是我们的神经元。总而言之,正如宇航员马克和斯科特·凯利的具有里程碑意义的双胞胎研究详细表明的那样,进入太空会导致一系列类似压力的反应。其中许多反应深入到我们的基因组本身,以及我们的免疫系统和肠道微生物组。
对于任何长期的地球轨道存在,或到达火星或小行星目标等地来说,辐射都是一个特别令人担忧的问题。在这些旅程中,来自太阳和宇宙粒子辐射的危害,与行星磁场提供一定保护的低地球轨道环境相比,显著增加。
来自各种火星机器人任务和其他调查的数据显示,在前往火星的途中,宇航员可能暴露在的平均辐射剂量约为地球上的700倍。例如,来自ExoMars微量气体轨道器的数据表明,在典型的6个月火星旅程中,宇航员可能会接受约占其在地球上一生辐射暴露的60%。
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找到可以保护人们的合适的防护措施是一项挑战。任何太空任务都受到质量的限制。质量越大,所需的推进燃料就越多。但是辐射防护也是一个不要使事情变得更糟的问题。例如,当高能宇宙粒子撞击物质时,它们会导致以中子等粒子的形式出现爆发式的较慢但具有破坏性的辐射。您可能受到原始宇宙辐射的保护,但通过试图阻止它,您实际上使其将其能量直接倾倒到您身上,而不是直接穿过。
一个答案是让一层防护层来抑制所有这些次级粒子的能量。要做到这一点,如果屏蔽材料中的原子核的质量与(例如)破坏性中子相似,实际上会有所帮助 - 在弹性核碰撞中吸收能量。这意味着氢含量高的材料,例如聚乙烯等有机化合物,应该效果更好。
但是,准确找出正确的成分组合是困难的,需要进行实验。有趣的是,最有趣的途径之一是使用锂化合物。Schuy及其同事于2019年2月发表的一篇论文介绍了对氢化锂(LiH)的研究结果。他们的发现是有希望的,有证据表明氢化锂可以比聚乙烯短20%的距离衰减粒子辐射。
在太空中使用氢化锂作为辐射屏蔽的想法并非全新;早在1970年代就讨论过。它是一种令人不快的材料,极易与空气中的水发生反应。但它也可能对正在开发的火星定居点很有用。氢化锂可以作为制备氢化铝锂的起始化合物,氢化铝锂用作有机合成中的试剂。它还在与水反应时释放氢气。当然,锂是现代电池技术以及许多其他工业过程中必不可少的成分。
氢化锂屏蔽可能有助于您完好无损地到达火星,并在到达那里时建立一个新兴的社会。