Vliv radiace v kosmu na zdraví je dlouhodobě považován za nejdůležitější problém kosmické medicíny. Zdravotní problematice cest do vesmíru se NASA systematicky věnuje zejména prostřednictvím svého programu Human Research (HRP), který je od roku 2005 součástí Johnsonova výzkumného centra (JRC). Ředitelem programu je dr. William Paloski. Na výsledky výzkumů tohoto programu navazuje a doplňuje je práce Human Health & Performance (HH&P) Directorate – hlavně jeho Biomedical Projects Branch, Biomedical Sciences Branch, Habitability and Human Factors Branch, a Human Space Flight Operations Branch (česky – biomedicínské projekty, biomedicínské vědy, obyvatelnost a lidské faktory, pilotované vesmírné letové operace).

Human Research Program NASA je určen pro hledání metod a technologií k podpoře bezpečnosti pilotovaných vesmírných letů. Usnadňuje průzkum vesmíru snižováním rizik pro zdraví a udržuje výkonnost astronautů využíváním pozemních výzkumných zařízení, výzkumu na ISS a v analogických prostředích. Výzkum HRP probíhá přibližně ze dvou třetin interně a z jedné třetiny externě – podporou grantů pro více než 300 projektů na uznávaných univerzitách, v nemocnicích a jednotlivých centrech NASA. Jednotlivé projekty HRP jsou zahrnuty do šesti elementů programu:
Human Factors and Behavioral Performance (HFBP) – ergonomie a behaviorální výkonnost,
Exploration Medical Capability (ExMC) – vyšetření zdravotní způsobilosti,
Human Health Countermeasures (HHC) – lidské zdraví a protiopatření,
International Space Station Medical Project (ISSMP) – medicínské projekty na ISS,
Space Radiation (SR) – kosmické záření,
Science Management Office (SMO) – kancelář vědeckého managementu.

Od roku 1994 do roku 2017, kdy vypršel prodloužený kontrakt, bylo partnerem HRP v rozvoji jednotlivých projektů programu konsorcium více než 60 výzkumných institucí, které bylo financováno NASA – The National Space Biomedical Research Institute (NSBRI), vedený Baylor College of Medicine’s Center for Space Medicine (Baylor CM – CSM). Následovníkem NSBRI je v roce 2016 založený Translational Research Institute for Space Health (TRISH) – virtuální institut, vedený opět Baylor CM – CSM, se kterým jej tvoří California Institute for Technology (Caltech) a Massachusetts Institute for Technology (MIT) – jejich již existující centra lékařských technologií. TRISH spojuje protiopatření pro zachování vesmírného zdraví s nově vyvíjenými technologiemi. Další výzkumníci a jejich organizace jsou zahrnováni formou grantů. 30 listopadu 2018 byl uveřejněn seznam 15 nově zahajovaných dvouletých projektů v rámci tzv. Biomedical Research Advances for Space Health (BRASH). Koncem minulého roku byla potom uveřejněna další výzva na další projekty.

Mezi hlavními zdravotními problémy kosmických letů mimo LEO (kde jsou astronauté stále v ochranném vlivu magnetického pole Země) je radiace vždy uváděna na prvním místě. Dalšími studovanými oblastmi jsou zejména: mikrogravitace, osamělost (odloučení) a nepřátelské (hostilní) uzavřené prostředí. Radiace působí na organizmus člověka akutními nebo chronickými účinky.
Akutní účinky jsou pociťovány téměř okamžitě po absorbování velkých dávek záření v krátkém časovém období. Projevují se jako nauzea (nutkání ke zvracení), zvracení, únava a poruchy centrálního nervového systému (CNS) – které mohou způsobovat poruchy motorických (pohybových) funkcí a chování postižených.
Chronické účinky jsou výsledkem kumulace relativně malých dávek radiace v dlouhém časovém období a projevují se nezřídka i s desítky let trvajícím odkladem (latencí). Mohou se projevovat jako nádorové bujení, šedý zákal (katarakta) a jinak zhoršené vidění, a degenerativní onemocnění srdce (koronární s infarkty, angina pectoris, arytmie, záněty srdečního svalu – myocarditis, ev. další typy).

Základní způsob, kterým radiace ovlivňuje buňky je poškození DNA – přerušení řetězců DNA, mohou být také napadeny báze DNA (adenin, guanin, cytosin a thymin – A,G,C,T). Buňky se snaží tato poškození opravit – někdy se jim to podaří a někdy nikoli. Může stát také stát, že oprava neproběhne správně – nastane mutace. Kumulace takto vzniklých mutací může vést ke vzniku rakoviny. Kosmické záření může také působit jiná poškození. Může být alterován kardiovaskulární systém – poškozením srdce, zúžením tepen a/nebo zničením některých buněk v cévních stěnách se vznikem kardiovaskulárního onemocnění. Expozice záření může ovlivnit proces generování nových nervových buněk. Takové poškození CNS může vést k poškození kognitivních funkcí a k výpadkům paměti. HRP prověřuje různé možnosti ochrany před zářením. Ve spolupráci s dalšími součástmi NASA (např. experimentální zařízení NASA Space Radiation Laboratory (NSRL) jsou studovány koncepty, jako jsou stínící materiály transportních prostředků, habitatů a skafandrů, farmakologická protiopatření (efektivnější v ochraně před následky galaktického kosmického záření – GCR než stínění), dokonce i rychlejší rakety, které sníží čas strávený v kosmu. NASA je schopná ochránit posádku před solárními bouřemi (částicemi – hlavně protony, o kinetické energii až 10² MeV) – SPE, zejména včasným varováním a ukrytím jejích členů v části vesmírného dopravního prostředku s dodatečným stíněním. Ochrana před GCR je mnohem těžší. Tyto vysoce energetické částice (zejména vysoce energetická jádra prvků, od vodíku /85 %/, hélia /14 %/ až po atomy železa) přicházejí z celé galaxie. Jsou tak energetické (až 10⁶ MeV), že mohou pronikat kovy, umělými hmotami, vodou i buněčných materiálem. Při jejich pronikání odštěpují se neutrony, protony a další částice během kaskádovitých reakcí. Toto sekundární záření někdy může pro posádku vytvářet ještě větší ohrožení.

Do nové kosmické lodi Orion jsou integrovány přístroje sledující radiaci (jako je např. Hybrid Electronic Radiation Assessor – HERA, varující před výšenou radiací). Astronauté na palubě ISS používají personální a operační dozimetry. Technici NASA také vyvíjejí nástroje k předpovídání vesmírného počasí a studují možnosti produkce rychlejší přepravy k redukování času stráveného v kosmu a ke snížení expozice radiace. Advanced Exploration Systems Division NASA také vyvíjí různé technologie k detekci radiace a ke zmírnění jejich následků. Radiation Assessment Detector (RAD) byl jeden z prvních nástrojů poslaný k Marsu specificky k přípravě budoucích lidských průzkumných misí – přistál spolu s MSL Curiosity v roce 2012. RAD měří a  identifikuje radiaci (protony, energetické ionty, neutrony a gama záření) na povrchu Marsu.  To zahrnuje nejen radiaci z kosmu, ale také sekundární radiaci produkovanou interakcí s marťanskou atmosférou a jeho povrchem. Pozorování se provádějí každou hodinu po 15 min. po celou dobu mise. RAD měřil i v průběhu cesty k Marsu a vědci zjistili, že zpáteční cesta na Mars za současného způsobu dopravy a stínění představuje nepřijatelnou dávku cca 0,66 Sievertu (cca 2 500 x více než dávka ozáření z Černobylu pro obyvatele v ČR v roce 1986). Roční dávka na povrchu Marsu se zřejmě dá odhadnout na úrovni 0,2 Sv – obdobné jako na ISS – (tzn., že pobyt tam bude vyžadovat stíněná obydlí). Personalizovaná detekce biologických poškození indukovaných kosmickou radiací, která umožní více cílené zásahy, případnou léčbu a preventivní opatření u jednotlivých členů posádek, je předmětem zkoumání konsorcia TRISH.

Zdroj textu:
https://www.nasa.gov/feature/space-radiation-is-risky-business-for-the-human-body,
https://www.nasa.gov/feature/space-radiation-won-t-stop-nasa-s-human-exploration,
https://oig.nasa.gov/docs/IG-18-012.pdf,
https://www.bcm.edu/centers/space-medicine/translational-research-institute
https://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_assessment_detector
https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/mars_radiation_environment_nac_july_2017_final.pdf
https://three.jsc.nasa.gov/#section=encyclopedia

Zdroj obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/…/hrp-logo-without-backgrd-transparency.png
https://www.nasa.gov/sites/…/srpelogo-01.png
https://media.bcm.edu/…/trish-logo-372x155v1.png
https://www.nasa.gov/sites/…/hrp_galaxy_icons_0.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/new-hrp-icons_spaceradiation.png