宇宙輻射：為何我們無(wú)需擔(dān)心

宇宙輻射正如其名：來(lái)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?cè)诘厍蛏弦艿奖Ｗo(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(xiàn)？

宇宙射線(xiàn)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(guò)太空，最終轟擊地球表面。它們以大約每秒30萬(wàn)公里接近光速的速度行進(jìn)。

宇宙射線(xiàn)來(lái)自何方？

宇宙射線(xiàn)有兩類(lèi)：銀河宇宙射線(xiàn)和太陽(yáng)宇宙射線(xiàn)。銀河宇宙輻射來(lái)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(duì)太陽(yáng)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(yáng)宇宙輻射由太陽(yáng)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(yáng)的日冕中不斷發(fā)射出來(lái)的，因此科學(xué)家們將其稱(chēng)為“太陽(yáng)風(fēng)”。其余輻射來(lái)自太陽(yáng)粒子事件，即帶電粒子的突然和零星爆發(fā)，并伴隨有太陽(yáng)表面的磁場(chǎng)拉伸和扭曲時(shí)發(fā)生的電磁輻射。就像橡皮筋一樣，太陽(yáng)的磁場(chǎng)會(huì)斷裂，突然釋放出巨大的能量，對(duì)太空中的宇航員構(gòu)成潛在的健康關(guān)切。盡管罕見(jiàn)，但強(qiáng)烈的太陽(yáng)耀斑最終會(huì)造成無(wú)線(xiàn)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(xiàn)能到達(dá)地面觸及我們嗎？

地球被磁場(chǎng)屏蔽，磁場(chǎng)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(gè)巨大的甜甜圈形狀的帶。地球磁層偏轉(zhuǎn)宇宙射線(xiàn)并保護(hù)我們免受太陽(yáng)耀斑的傷害。有時(shí)，宇宙輻射確實(shí)會(huì)觸及我們，但不會(huì)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(huì)受到約3.5毫希沃特的輻射。 其中大約一半來(lái)自X射線(xiàn)、乳房X射線(xiàn)照相和計(jì)算機(jī)斷層照相掃描等人工源，另一半來(lái)自天然源，其中約10%來(lái)自宇宙輻射。希沃特是對(duì)輻射健康風(fēng)險(xiǎn)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(xiàn)粒子可以產(chǎn)生真正令人炫目的多彩極光。”原子能機(jī)構(gòu)外部劑量學(xué)專(zhuān)家Michael Hajek說(shuō)。天體物理學(xué)家Joan Feynman一生大部分時(shí)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?chē)呔暥鹊貐^(qū)的神奇現(xiàn)象是太陽(yáng)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(jiàn)的淡黃綠色極光由氧分子產(chǎn)生，氮?jiǎng)t會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色或紫紅色極光。

當(dāng)我們飛行時(shí)宇宙輻射會(huì)觸及我們嗎？

會(huì)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(shí)候，但他們?cè)谝淮物w行中受到的輻射是微不足道的。 機(jī)組人員和飛行?？鸵?yàn)榻?jīng)常飛行而受到來(lái)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(huì)受到超過(guò)1毫希沃特的劑量。然而，在長(zhǎng)途極地航線(xiàn)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(gè)專(zhuān)門(mén)的部分，即第GSR-Part 3號(hào)文件第五部分，概述成員國(guó)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(zhǎng)Tony Colgan說(shuō)。機(jī)組人員的飛行時(shí)間由國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（國(guó)際空運(yùn)協(xié)會(huì)）控制，該協(xié)會(huì)還設(shè)置了機(jī)組人員可受到照射的輻射劑量的限值。

對(duì)宇航員會(huì)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(yùn)行的空間站上的宇航員通常每天暴露在超過(guò)0.5毫希沃特的劑量下。12天內(nèi)，他們會(huì)受到與機(jī)組人員一年內(nèi)受到劑量相同的劑量。國(guó)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(duì)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(shuō)。與??太空中遇到的帶電粒子類(lèi)似的帶電粒子束由于其獨(dú)特的特性可以摧毀深層腫瘤，同時(shí)最大程度地減少對(duì)周?chē)M織的損傷。“反過(guò)來(lái)，離子療法取得的見(jiàn)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(cè)長(zhǎng)期太空旅行的健康風(fēng)險(xiǎn)方面的局限，”Hajek解釋說(shuō)。