根據美國太空總署(NASA)12日發表於《Science Advances》期刊的最新研究,一款曾在阿提米絲一號(Artemis I)任務中測試的防輻射背心,在模擬極端太陽風暴情境下,最多可降低太空人約60%的輻射暴露劑量。這不是科幻電影道具,而是未來月球基地與火星任務中最現實的保命符。
這項研究分析的是2022年阿提米絲一號任務所蒐集的數據。當時兩個女性人體模型——「Zohar」與「Helga」——搭載了大量輻射感測器,展開了一場迄今規模最大的深空輻射暴露實驗。Zohar穿上了由美國StemRad與洛克希德‧馬丁聯手開發的AstroRad背心,Helga則裸身上陣。結果很清楚:有穿,差很多。
精準防護:不是平均給,是給在最需要的地方
AstroRad的設計邏輯和一般防護裝備很不一樣。它不追求把防護材料平均鋪滿全身,而是把重點放在人體最脆弱的器官——肺部、胃部、骨髓、乳房與卵巢。這種「精準投放」的設計,比相同重量下的平均配置方式,額外多減少了約30%的輻射劑量。說白一點,同樣背26公斤,這件背心讓你活下來的機率更高。
數據顯示,如果遭遇類似1972年那種等級的強烈太陽風暴,穿上AstroRad可以減少約60%的輻射劑量;就算是1989年等級的事件,也能降低近40%。換算成深空環境的暴露天數,相當於分別避免了約193天和131天的輻射暴露。研究團隊強調,這款背心並非日常穿著,而是專為高輻射、可能引發癌症的太陽粒子事件設計的「緊急應變裝備」。
阿提米絲一號沒遇到大爆發,但數據已經夠嚇人
有趣的是,阿提米絲一號任務期間其實並未遭遇重大太陽爆發。但研究團隊利用飛越內側范艾倫輻射帶時取得的測量值,搭配模型推算,足以模擬出極端太陽粒子事件下的防護效果。這意味著,我們不需要等到真的出事,才能驗證這件背心有沒有用。
編輯觀點:這項研究的價值不在於「我們有了一件很厲害的背心」,而在於它證明了「深空輻射防護不是只能靠太空船的殼」。從工程角度來看,26公斤在月球低重力環境下或許還能接受,但火星任務的長期乘載就是另一回事了。研究團隊已經在設法減重,同時評估能否利用太空船內既有物品製作臨時防護材料——這才是真正務實的作法。畢竟,你不能指望太空人在飛往火星的九個月裡,隨時都穿著一件26公斤的背心。
為什麼現在這件事情很重要?
NASA規劃的月球基地停留時間,可能長達數週甚至數月;火星任務就更不用說了,光是單程就要好幾個月。在這些任務中,太空人面對的不只是偶發的太陽風暴,還有持續存在的背景輻射。根據NASA與德國航太中心、以色列太空總署共同資助的這項研究,如何在太空中降低輻射風險,已經從「學術問題」變成了「工程問題」。
AstroRad背心目前已在國際太空站測試過舒適度與功能,但阿提米絲二號任務因為時間短、艙內空間有限,並未隨行搭載。不過研究員認為,它未來幾乎肯定會成為月球任務的隨身裝備。
值得留意的是,這種防護效率是在「背心本身重量約26公斤」的條件下達成的。研究人員現在正進一步設法減輕重量,同時評估能否利用太空船內既有物品製作臨時防護材料,以備不時之需。換句話說,未來太空人或許不只能穿專業背心,還能就地取材,在緊急情況下多一層保障。
不是只有太空人需要關心這件事
你可能會想:「我又不上太空,關我什麼事?」但說真的,這項技術的衍生應用,未來很可能會回頭落地到地球上——比如核能電廠工作人員、放射線治療領域的醫護人員,甚至是高海拔飛行機組員。當人類把防護技術推到極限,受益的往往不只是那個極限場景。
Zohar和她穿過的AstroRad背心,目前已經回到佛州甘迺迪太空中心展出。回到當年任務啟程的地方,這件背心不再只是實驗數據的載體,而是人類走向深空的一個具體記號。
從產業面來看,這件背心的開發與驗證,其實也揭示了未來太空裝備的兩個趨勢:第一,防護設計從「平均分配」走向「精準投放」,同樣的重量要產生最大的保護效果;第二,官方與民間的合作模式越來越成熟,NASA、德國航太中心、以色列太空總署加上StemRad和洛克希德‧馬丁,這種跨國、跨領域的組合,會是未來深空任務的常態。台灣的太空產業如果想跟上這波浪潮,應該思考的不是「我們能不能做出一件背心」,而是「我們在精準防護或材料科學上有什麼獨特利基可以切入」。
數據背後的啟示
這篇論文證明了幾件事。第一,精準防護的設計邏輯確實有效,在相同重量下能產生比傳統方式更好的保護效果。第二,現有技術已經可以在極端太陽風暴中把輻射暴露降到可接受的範圍內,這對於NASA推動長期月球駐留和火星任務來說,是一個重要的信心基礎。第三,減重和替代材料的開發是下一步關鍵,26公斤的背心在月球上或許可行,但若要在火星任務中普及,還有很大的工程挑戰需要克服。
說到底,深空探索從來就不是「能不能到」的問題,而是「到了之後能不能活著回來」的問題。這件背心給出了一個具體的答案:我們離那個目標又近了一步。
如果你關注人類太空探索的進展,或對輻射防護技術有興趣,這項研究值得你花點時間追蹤後續發展。畢竟,今天在實驗室裡驗證的數據,很可能就是明天送太空人上火星的關鍵。
本文改寫整理自公開新聞來源,原始報導由科技新報發布。
常見問題 FAQ
AstroRad防輻射背心能完全隔絕太陽風暴的輻射嗎?
不能完全隔絕。根據NASA研究數據,它在強烈太陽風暴下約可降低60%輻射劑量,在中等事件中約降低40%,並非100%防護,但已能顯著降低太空人罹癌風險。
這件背心為什麼重達26公斤?太空人穿得住嗎?
26公斤是為了在重點器官周圍配置足夠的防護材料。研究團隊已在國際太空站測試舒適度,目前正設法減重,並評估利用太空船內既有物品製作臨時防護材料的可能性。
一般民眾有機會買到或使用這類防輻射背心嗎?
目前AstroRad是專為太空任務設計的專業裝備,尚未商業化供一般民眾使用。不過未來相關技術可能落地應用於核能工作人員、放射線醫護或高海拔飛行機組員等職業場景。
阿提米絲一號任務有遭遇強烈太陽風暴嗎?
沒有。任務期間並未遭遇重大太陽爆發,但研究團隊利用飛越內側范艾倫輻射帶的測量數據,搭配模型推算,足以模擬極端太陽粒子事件下的防護效果。
這件背心會在阿提米絲二號任務中使用嗎?
不會。研究團隊表示,因阿提米絲二號任務時間短、艙內空間有限,並未隨飛行員搭載。但未來月球和火星任務中,它很可能成為標準隨身裝備。
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