エクソマーズ宇宙船は将来の宇宙飛行士の安全を守るために深宇宙の放射線を測定した

火星訪問は危険を伴う。宇宙飛行士は火星にたどり着くまでに深宇宙で6か月間、地球に向けて離陸できるまでに地表で1年半、そして帰還までさらに6か月間を生き延びなければならない。つまり、地球の豊富な資源から2年半も切り離されることになるので、最初の乗組員は大量の酸素と水、最先端の二酸化炭素除去装置と尿リサイクル装置、そして大量のジャガイモを積まなければならない。

健康を害する恐れはあるものの、必ずしも直ちに命にかかわるわけではない、よりソフトなリスクもある。乗組員全員が精神的にこの試練に耐えられるだろうか？何年にもわたる低重力は骨密度にどのような影響を与えるだろうか？そして、銀河間空間や太陽から飛来する高エネルギー粒子である放射線もある。地球の磁場は最悪の影響から私たちを守ってくれるが、宇宙では、これらの粒子が私たちの体内に潜り込み、DNA鎖を破壊してがんを発症する可能性が高くなる。

欧州宇宙機関は水曜日、2016年に地球から火星まで6か月間旅したエクソマーズ微量ガス探査機が浴びた放射線の量を発表した。無人宇宙船は、その期間にヨーロッパの宇宙飛行士の生涯被ばく限度の約30%にあたる放射線に遭遇した。つまり、火星への往復旅行をする人は、ESAが生涯で許容できると考える量の最低60%を浴びることになる。火星表面での放射線リスクは宇宙空間での放射線リスクの約半分である。ESAの60%という発表は確かに恐ろしいが、健康リスクの面でそれは実際何を意味するのだろうか。過去のNASAの研究が、その状況を理解するのに役立つだろう。

放射線を測定する単位は数多くありますが、常に好まれているのは BED (バナナ等価線量) で、1 単位はバナナを食べることで浴びる放射線量に相当します。しかし、宇宙機関が重視する単位はミリシーベルト (mSv) です。これは放射線の健康リスクを捉えることを目的としているからです。1 シーベルト (1000 mSv) の放射線は、生涯のがん発症リスクが約 5% 増加することに相当します。

偶然にも、NASA は有人火星ミッションの 2 ～ 3 年計画でも宇宙飛行士 1 人当たり約 1000 mSv の放射線を浴びると見積もっており、少なくとも 2008 年には教育文書にその数値を記載していた。この数値は懸念されるほど高い (ナノチューブ シールドやアイス ドームなどの新技術は、この数値を下げることを目指している) が、官僚主義的に言えば NASA が許容できる限界値にちょうど達しているため、必ずしも致命的というわけではない。

NASA が宇宙飛行士に許可する生涯被ばくの最大量は、年齢と性別によって異なり、25 歳の女性で 1000 mSv、55 歳の男性で 4000 mSv の範囲です。この方針の目標は、宇宙飛行士の生涯におけるガンによる死亡リスク (ガンになるだけでなく) が 3% 以上上昇しないようにすることです。これは、アメリカガン協会によると、一般的な地球人のすでに高いリスク (ガン発症 40%、ガンによる死亡約 20%) に 3% 上乗せされることになります。ESA はさらに厳しく、年齢や性別に関係なく、生涯被ばくを全員 1000 mSv に制限しています。

2014年、NASAは火星探査機キュリオシティが火星表面を旅して歩き回った経験に基づいて、いくつかの厳しい数値で推定値を更新した。探査機は、宇宙飛行士が火星への6か月の旅で300mSv、火星表面での18か月の生活で約400mSv（火星は放射線の少なくとも半分を遮る）、そして帰路でさらに300mSv、合計で約1010mSvを浴びると推定した。これはまさに目標値だった。

毎年300ミリシーベルト以上を3年間浴びることを勧める医師はいないだろうが、死刑宣告からは程遠い。結局のところ、私たちはみな、環境中の天然放射性元素（バナナに含まれるカリウムなど）から毎日放射線を浴びている。ここ米国では、年間約3ミリシーベルトを浴びている。客室乗務員は5ミリシーベルトで生活している。原子力発電所で働く人々は年間20ミリシーベルトの被曝が許容されており、地元の放射性石灰岩で家を建てているイランのラムサールの住民は、生涯を通じて年間250ミリシーベルトという途方もない放射線を浴びている。幸いなことに、そして不可解なことに、そこでのガンの発生率は近隣地域と同程度だが、背景放射線は火星の表面に近い。

ESA はエクソマーズによる測定の具体的な数値をまだ発表していないが、厳格なガイドラインの 60% では往復で約 600 mSv とされている。これに地表滞在時間 400 mSv を加えると、3 年間で約 1000 mSv というミッション プロファイルに戻る。これは、両機関が許容できるぎりぎりの魔法の数字だ。たった 1 回の長期ミッションで全キャリア被ばく量を受けると、今後の宇宙旅行から強制的に引退させられる可能性があるが、1 年半を火星探査に費やした後、一部の宇宙飛行士は地上生活の準備ができるかもしれない。

NASA と ESA は、宇宙への旅を続ける宇宙飛行士を放射線から守る技術の開発を続ける。しかし、この初期段階でさえ、適切なタイミングで軽く遮蔽された航海中に火星航海士になる予定の人々が受ける背景放射線は、国際宇宙ステーションの低地球軌道で現在の宇宙飛行士が経験することを許されている放射線とあまり変わらないようだ。そして、その仕事への応募者は不足していない。