宇宙輻射：為何我們無需擔(dān)心

宇宙輻射正如其名：來自太空的輻射。在本文中，我們探討宇宙輻射是什么，為什么我們在地球上要受到保護(hù)免受這種輻射，它如何影響從事特定工作的人，以及它如何幫助推進(jìn)癌癥治療技術(shù)。

什么是宇宙射線？

宇宙射線是極高能量的亞原子粒子（主要是伴隨有電磁輻射的質(zhì)子和原子核），它們穿過太空，最終轟擊地球表面。它們以大約每秒30萬公里接近光速的速度行進(jìn)。

宇宙射線來自何方？

宇宙射線有兩類：銀河宇宙射線和太陽宇宙射線。銀河宇宙輻射來自超新星的殘留物，超新星是坍縮成黑洞或被摧毀的大質(zhì)量恒星最后階段的大爆炸。這些爆炸釋放的能量對太陽系外的帶電粒子進(jìn)行加速，使它們具有很強(qiáng)的穿透力且極難屏蔽。本質(zhì)上，超新星就像巨大的天然粒子加速器。地球經(jīng)常暴露在銀河宇宙輻射下。

太陽宇宙輻射由太陽發(fā)射的帶電粒子組成，主要是電子、質(zhì)子和氦核。其中一些輻射是從太陽的日冕中不斷發(fā)射出來的，因此科學(xué)家們將其稱為“太陽風(fēng)”。其余輻射來自太陽粒子事件，即帶電粒子的突然和零星爆發(fā)，并伴隨有太陽表面的磁場拉伸和扭曲時發(fā)生的電磁輻射。就像橡皮筋一樣，太陽的磁場會斷裂，突然釋放出巨大的能量，對太空中的宇航員構(gòu)成潛在的健康關(guān)切。盡管罕見，但強(qiáng)烈的太陽耀斑最終會造成無線電中斷，并影響地面的現(xiàn)代通信和導(dǎo)航技術(shù)。

宇宙射線能到達(dá)地面觸及我們嗎？

地球被磁場屏蔽，磁場使帶電粒子在兩極間反彈，形成由高能電子和高能質(zhì)子組成的兩個巨大的甜甜圈形狀的帶。地球磁層偏轉(zhuǎn)宇宙射線并保護(hù)我們免受太陽耀斑的傷害。有時，宇宙輻射確實會觸及我們，但不會造成任何傷害，就像我們經(jīng)常接觸到的其他低水平輻射一樣。平均而言，人們每年會受到約3.5毫希沃特的輻射。 其中大約一半來自X射線、乳房X射線照相和計算機(jī)斷層照相掃描等人工源，另一半來自天然源，其中約10%來自宇宙輻射。希沃特是對輻射健康風(fēng)險的衡量單位：1希沃特意味著有5.5%的可能性在生命后期最終發(fā)展成輻射誘發(fā)的癌癥。

“在地球的磁極溜進(jìn)大氣層的宇宙射線粒子可以產(chǎn)生真正令人炫目的多彩極光?！痹幽軝C(jī)構(gòu)外部劑量學(xué)專家Michael Hajek說。天體物理學(xué)家Joan Feynman一生大部分時間都致力于研究極光，她發(fā)現(xiàn)這些主要出現(xiàn)在北極和南極周圍高緯度地區(qū)的神奇現(xiàn)象是太陽風(fēng)的帶電粒子與大氣中的氣體成分碰撞的結(jié)果。最常見的淡黃綠色極光由氧分子產(chǎn)生，氮則會產(chǎn)生藍(lán)色或紫紅色極光。

當(dāng)我們飛行時宇宙輻射會觸及我們嗎？

會的。雖然飛機(jī)乘客暴露于更高水平的宇宙輻射，特別是在更高海拔和緯度的時候，但他們在一次飛行中受到的輻射是微不足道的。 機(jī)組人員和飛行常客因為經(jīng)常飛行而受到來自太空的更高水平的輻射劑量。大多數(shù)推進(jìn)式飛機(jī)等通常在低海拔作業(yè)的飛機(jī)機(jī)組人員每年不會受到超過1毫希沃特的劑量。然而，在長途極地航線上服務(wù)的機(jī)組人員可能受到高達(dá)6毫希沃特的年有效劑量。

“在其安全標(biāo)準(zhǔn)中，原子能機(jī)構(gòu)有一個專門的部分，即第GSR-Part 3號文件第五部分，概述成員國須減少機(jī)組人員輻射照射的方案，”原子能機(jī)構(gòu)輻射防護(hù)科科長Tony Colgan說。機(jī)組人員的飛行時間由國際航空運輸協(xié)會（國際空運協(xié)會）控制，該協(xié)會還設(shè)置了機(jī)組人員可受到照射的輻射劑量的限值。

對宇航員會怎么樣呢？

宇航員接受更高的輻射劑量。在400公里高度環(huán)繞地球運行的空間站上的宇航員通常每天暴露在超過0.5毫希沃特的劑量下。12天內(nèi)，他們會受到與機(jī)組人員一年內(nèi)受到劑量相同的劑量。國家空間機(jī)構(gòu)已為宇航員設(shè)置了職業(yè)劑量限值。輻射致癌和某些組織反應(yīng)等健康影響可能與宇航員的宇宙輻射照射有關(guān)，盡管樣本量小使得難以量化這些影響。

我們可以從地球上的宇宙輻射中受益嗎？

“我們對高水平宇宙輻射誘發(fā)的細(xì)胞損傷的理解如何能夠幫助推進(jìn)使用高能粒子加速器治療癌癥的技術(shù)，這是非常吸引人的，”Hajek說。與??太空中遇到的帶電粒子類似的帶電粒子束由于其獨特的特性可以摧毀深層腫瘤，同時最大程度地減少對周圍組織的損傷?！胺催^來，離子療法取得的見解將使我們能夠改善太空輻射防護(hù)，并克服目前在預(yù)測長期太空旅行的健康風(fēng)險方面的局限，”Hajek解釋說。