「ファントム」マネキンは宇宙放射線が宇宙の女性の身体にどのような影響を与えるかを理解するのに役立つだろう

今月下旬にNASAのアルテミス1号ミッションが月に向けて打ち上げられる際、オリオン宇宙カプセルにはヘルガとゾハルという2人の特別な乗客が搭乗することになる。

この2体は、病院の訓練用具にヒントを得て、人間の骨、軟部組織、成人女性の内臓を模倣して作られたファントムと呼ばれるマネキンの胴体である。イスラエル宇宙機関とドイツ航空宇宙センターとの協力から生まれたもので、体全体の放射線被曝レベルをマッピングできるセンサーを搭載している。特にゾハルは、将来のアルテミス計画に予定されている本物の宇宙飛行士（女性で初めて月に行った人を含む）を保護するために設計された放射線防護ベストを着用する。

人類が最後に月に足を踏み入れ、あるいは低地球軌道を超えて旅をしたのは、1972年のアポロ計画終了時だった。当時、米国の宇宙飛行士団は女性を受け入れていなかった。しかし、1978年にアメリカ人初の女性宇宙飛行士候補者が選ばれ、その中に若き日のサリー・ライドがいたことで状況は変わった。

現在、NASA の宇宙飛行士ははるかに多様化しています。しかし、この分野では数十年にわたり男性が優位に立ってきたため、安全プロトコルを規定するデータにはそれが反映されていません。そこで NASA とその協力者は、宇宙の極限環境に人体がどのように反応するかを理解し、すべての宇宙飛行士が安全に任務を遂行できるようにするための新たな実験を開始しています。

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「私たちは巨人たちの肩の上に立っており、多くの進歩を遂げてきました。しかし、宇宙飛行士間の生物学的ニュアンスを理解するには、まだ多くの進歩が必要です」と、NASA ヒューマン リサーチ プログラムの支援を受け、ベイラー医科大学が主導する宇宙健康トランスレーショナル リサーチ研究所の最高科学責任者、ジェニファー フォガティ氏は言う。同研究所の目標は、人体を考慮した宇宙飛行ツールと宇宙飛行士向けの健康管理計画を構築し、「人体に期待される任務を遂行する能力を与え、人体と衝突する可能性を減らす」ことだと彼女は言う。

無重力での摩耗

パターンを探すために、フォガティ氏のような研究者たちは、宇宙での宇宙飛行士の健康に性差がどう影響するかについてデータを収集してきた。しかし、これまでのところ、女性の体が宇宙の極限環境にどう反応するかに関する研究は「かなり限られている」と同氏は言う。これまでに宇宙飛行を経験した人は600人以上いるが、そのうち女性は100人未満だ。ヘルガやゾハールのようなツールは、過去の傾向に頼らない方法でデータを収集するのに役立つ。

科学的には、これらの数値に基づいて性差や性別特有のヘルスケアの傾向を推定することは困難です。なぜなら、いくつかの特徴は単に個人差によるものである可能性があるからです。たとえば、2020年に国際宇宙ステーション滞在中に女性宇宙飛行士が血栓を発症した際、月経周期のコントロールのためにホルモン避妊薬を使用すると宇宙飛行中に血栓が発生するリスクが高まるかどうかの調査が行われました。その年の後半に発表された38人の女性宇宙飛行士の飛行のレビューでは、リスクは増加しないと結論付けられました。しかし、サンプル数が非常に少なく、ホルモン避妊薬に関連する血栓がいかにまれであるかを考えると、その疑問は未解決のままです。

ある意味、女性は宇宙飛行中に特に「回復力」が強いことが証明されているとフォガティ氏は言う。例えば、男性宇宙飛行士の視力は、女性宇宙飛行士よりも無重力状態で視神経周囲の腫れの影響を受けやすいようだ。しかし、2014年の研究によると、地球に帰還した女性宇宙飛行士は統計的に、起立性不耐症（長時間立っていても失神しない状態）を経験した割合が高いという。

宇宙からの放射線中毒

宇宙での人間の健康に関する注目の多くは、短期的な症状や身体の変化以外にも、恒星や銀河の爆発から放射される宇宙放射線への曝露に向けられている。現在私たちが持っているデータのほとんどは、げっ歯類の実験室研究や原爆被爆者の観察から得たものだとフォガーティ氏は言う。「女性の被爆者は男性よりも肺がんを発症しやすいというパターンを示している」

女性は男性よりも放射線障害による副作用を抱えているように見えることから、NASAは最近、許容できる被曝量の基準を統一して更新し、すべての宇宙飛行士の被曝量を、これまで35歳の女性に許容されていた量に制限した。

しかし、銀河宇宙線は核兵器の放射線とは異なる。第一に、核事故や戦争行為では被曝は2次元的であるため、特定の臓器が他の臓器よりも多くの放射線を浴びる可能性がある。しかし、宇宙では放射線は「遍在していると考えられる」とフォガティ氏は言う。つまり、あらゆる方向から被曝することになる。ある計算によると、月面の放射線被曝率は、国際宇宙ステーション（ISS）に搭乗した宇宙飛行士が被曝する率の約2.6倍である。それでも、ISSでの1週間で、宇宙飛行士は地上で人間が1年間被曝するのと同じ量の放射線に被曝する可能性がある。

宇宙ではあらゆる角度から放射線が飛んでくるため、宇宙服や防護ベストのような物理的な障壁を考案するのは難しい場合があります。性別特有の生殖器官であるかどうかに関わらず、人間のすべての器官が放射線被曝によってどのような影響を受けるかを理解することが重要です。

ここでヘルガとゾハルの出番です。この女性「ファントム」は、マトロシュカ宇宙放射線実験 (MARE) の一部です。内部には、10,000 個の受動センサーと 34 個の能動放射線検出器のグリッドがあり、宇宙飛行中に電磁波に最も接触する身体の部位に関するデータを収集して研究者に提供します。一部の臓器は、その上にある軟部組織の層によって保護されているかもしれませんが、他の臓器は保護されていない可能性があります。これにより、エンジニアは、身体の最もリスクの高い部位を有害な放射線から保護するための、より的を絞ったシステムを構築できます。

「生物学的影響に関して言えば、男性と女性の違いのほかに、異なる臓器の違いもわかるでしょう。例えば、脳と子宮の違いなどです」と、NASAジョンソン宇宙センターのMARE科学チームリーダー、ラモナ・ガザ氏は今週の記者会見で語った。

放射線の影響を研究するために設計されたアルテミス 1 号の実験は、この 2 体の胴体だけではありません。このミッションには、酵母、菌類、藻類、植物の種子など、生きた生物も搭載されます。NASA の BioSentinel プロジェクトでは、オリオン カプセルからキューブサットが月の周回軌道に放出され、酵母細胞が宇宙環境で生物がどう生き延びるかをテストします。

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アルテミス 1 号ミッションでは、合計 10 個のキューブサットが打ち上げられます。残りのキューブサットは、将来の人類の月旅行の安全性にとって重要な、月面環境のさまざまな側面を研究します。宇宙天気や太陽放射のバーストを研究するためのツール、月面の水氷の蓄積量を地図化するツール、そして宇宙航空研究開発機構の小型着陸機などが含まれます。

ヘルガとゾハルはアルテミス1号の唯一の「乗客」ではない。羊のぬいぐるみに加え、飛行中に放射線被曝を含む月周辺の環境のさまざまな側面を測定するセンサーを備えた男性のマネキンも同乗する。ヘルガとゾハルは宇宙服を着用しないが、司令官のムーニキン・カンポスは、アルテミス宇宙飛行士が人間が月に戻ったときに使用する第1世代のオリオン乗組員生存システムを着用する。