NASA将银河系宇宙射线带到地球以研究生物效应和健康风险

在太空中，由高能离子混合物组成的银河宇宙射线不断轰炸宇航员，使他们罹患放射癌，心血管疾病和潜在的中枢神经系统衰退的风险增加。按比例，许多白色和蓝色轨迹代表质子和氦离子撞击，而较厚的彩色轨迹代表较重的离子，例如氧，碳和铁核，它们对每个轨迹的细胞，组织和器官造成更大的损害。

为了更好地了解和减轻宇航员由于暴露于太空辐射而面临的健康风险，我们理想地需要能够在实验室条件下测试此处的银河系宇宙射线（GCR）对地球的影响。丽莎·西蒙森（Lisa Simonsen）及其同事在美国NASA兰利研究中心的公开访问期刊PLOS Biology上于2020年5月19日发表的一篇文章描述了NASA如何在NASA空间辐射实验室（NSRL）上开发了地面GCR模拟器，位于布鲁克海文国家实验室。

银河系宇宙射线包含高能质子，氦离子以及从锂到铁的较高电荷和能量离子的混合物，它们极难屏蔽。这些离子与航天器材料和人体组织相互作用，形成初级粒子和次级粒子的复杂混合场。

这些重离子和离子混合物对生物的影响知之甚少。通过使用最近开发的快速束切换和控制系统技术，NSRL展示了在短时间内快速重复地在多种离子能量束组合之间进行切换的能力，同时可以精确控制重离子每天提供的极小剂量。

作者描述了模拟器的开发方式，目的是平衡与任务相关的辐射环境的定义，设施限制和射束选择，所需的硬件和软件升级以及动物护理和操作限制。

2018年6月，以快速连续的顺序（不到75分钟）交付了33种独特的离子能束组合，累积地模拟了在深空飞行中被屏蔽的宇航员所经历的GCR环境。接下来的10月，在四个星期内将急性和高度分割的GCR模拟剂量交付给三个动物模型系统，以研究混合场质量和剂量率对放射源性癌症，心血管疾病的风险以及对中枢神经系统的不利影响的影响。 。

在过去的30年中，大多数关于了解空间辐射引起的健康风险的研究都是使用单能单离子束的急性照射进行的。现在，可以在同一动物群中共同研究离子的混合域，从而大大减少了动物的数量，饲养和研究成本。这项成就标志着向前迈出了重要的一步，并使放射生物学研究进入了一个新时代，以加快我们对航天员在长期探索任务或飞船前往火星期间所面临的健康风险的了解和缓解。

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参考：“ NASA的第一个地面银河宇宙射线模拟器：开启空间放射生物学研究的新纪元”，丽莎·西蒙森（Lisa C. Simonsen），托尼·斯拉巴（Tony C. Slaba），彼得·圭达（Peter Guida）和亚当·鲁塞克（Adam Rusek），2020年5月19日，PLOSBiology。DOI：
10.1371 / journal.pbio.3000669

资金：这项工作是根据NASA和DOE Brookhaven国家实验室之间的NNJ12HA64I和NNJ16HP161协议执行的。资助者在研究设计，数据收集和分析，决定发表或准备手稿方面没有任何作用。