과학자들은 탑재 센서와 마네킹을 사용하여 우주 비행 방사선 노출을 테스트합니다.

헬가와 조하르라는 마네킹과 우주선 내부에 배치된 센서의 도움으로 과학자들은 지구의 보호 자기장 밖에서 우주인이 노출되는 방사선에 대한 귀중한 데이터를 수집했으며 화성과 같은 장거리 우주 여행에서 우주인을 더 잘 보호하는 방법에 대한 통찰력을 얻었습니다.

연구자들은 2022년 달 주변과 지구로 돌아오는 25일간의 무인 아르테미스 1호 임무 동안 NASA의 오리온 우주선 내부에서 경험한 방사선 수치의 초기 측정치를 공개했습니다. NASA의 HERA와 유럽 우주국의 EAD 센서를 포함한 기기를 사용하여 연속 방사선 데이터를 얻었습니다.

방사선으로 인한 위험은 우주인이 지구 궤도 너머에서 장기 임무를 수행하려면 반드시 해결해야 할 주요 문제입니다. 아르테미스 프로그램은 이번 10년 동안 우주인을 달 표면으로 다시 보내고, 미래에 인간이 화성을 탐사하기 위한 서곡으로 기지를 건설하는 것을 목표로 합니다.

태양 플레어 동안 우주를 통과해 나가는 은하계 우주선이나 입자와 같은 방사선원은 우주인을 방사선 질환, 평생 암 위험 증가, 중추 신경계 문제 및 퇴행성 질환에 걸릴 위험이 높습니다.

헬가와 조하르는 인간 여성의 몸을 표현하도록 설계되었으며, 우주인을 대신하여 오리온 캡슐에 탑승했으며, 내장 센서가 피부와 내부 장기의 방사선 노출을 측정했습니다. 조하르는 방사선 보호 조끼를 입었습니다. 헬가는 보호 장비를 착용하지 않았습니다.

NASA 휴스턴 존슨 우주 센터의 우주 방사선 분석 그룹의 물리학자 스튜어트 조지는 Nature 저널에 게재된 연구의 저자 중 한 명이며, “헬가와 조하르는 ‘방사선 팬텀’입니다. 인체의 방사선 반응을 모방한 정교한 마네킹으로, 다양한 장기의 선량률을 측정하기 위한 센서가 장착되어 있습니다.”라고 말했습니다.

“이 팬텀은 여성의 몸을 표현하도록 설계되었습니다. 여성은 일반적으로 남성보다 방사선에 더 민감하기 때문입니다. 이 팬텀에서 수집한 데이터는 특히 밴 앨런 벨트 이동과 행성 간 비행 중에 방사선이 신체 전반에 어떻게 축적되는지에 대한 귀중한 통찰력을 제공했습니다.” 조지가 덧붙였습니다.

지구 주변에는 밴 앨런대라고 불리는 두 개의 방사선 영역이 있습니다.

“현재 우리는 헬가와 조하르에 대한 최종 데이터 평가를 진행 중이며, 조하르 조끼의 보호 효율성을 포함하여 전체 데이터 세트는 몇 달 안에 나올 것입니다.”라고 쾰른에 있는 독일 항공우주센터 항공우주의학연구소의 방사선 물리학자이자 연구 주저자인 토마스 버거가 말했습니다.

태양 플레어와 같은 우주 날씨 이벤트 동안 우주인을 위한 “폭풍 대피소”를 포함하여 가장 많은 방사선 차폐를 갖도록 설계된 캡슐 내부의 구역은 우주선의 가장 적게 차폐된 구역보다 최대 4배 더 많은 보호를 제공하는 것으로 밝혀졌습니다. 이는 미래 임무를 위한 설계를 검증했다고 버거는 말했습니다.

오리온 우주선(우주를 가로지르는 고에너지 입자)에 노출된 정도는 이전의 무인 행성간 탐사선에서 측정한 노출량보다 약 60% 낮았습니다. 이는 방사선 차폐를 위해 설계된 우주선의 이점을 보여줍니다.

조지는 “이 행성 간 우주선은 장기 우주 비행에 대한 노출의 대부분을 형성하기 때문에 흥미롭습니다. 따라서 이 측정은 달에서의 장기 체류와 미래의 화성 이동에 중요합니다.”라고 말했습니다.

비행 중 오리온의 방향은 방사선 노출에 영향을 미쳤는데, 우주선이 90도 회전하여 밴 앨런 벨트 내부를 지날 때 방사선 노출이 절반으로 줄었습니다.

조지는 “밴 앨런대 방사선은 방향성이 매우 강하고, 반전으로 인해 방사선 경로에 더 많은 차폐막이 형성되기 때문입니다.”라고 말했습니다.

지구의 자기장은 우주 방사선으로부터 지구를 보호하는 덮개를 제공합니다. 국제 우주 정거장은 그 안에서 궤도를 돌고 있습니다. 아르테미스 1호 임무 동안 오리온은 사람을 위해 제작된 다른 우주선보다 더 멀리 여행했으며, 자기장을 훨씬 넘어 모험을 했습니다.

“저희는 저궤도 유인 임무에서 방사선 노출에 대한 측정치를 많이 가지고 있지만, 지구 자기장이 제공하는 보호를 넘어선 임무에 대한 측정치는 거의 없습니다. 저희가 가지고 있는 것은 행성 과학 임무에서 수행한 것으로, 아르테미스에 사용된 것과 같은 유인 차량보다 방사선 차폐가 훨씬 가볍습니다.” 조지가 말했습니다.