深空探索中的辐射防护与伦理挑战

在商业核能领域，监管机构与公用事业所有者之间始终存在一种刻意的紧张关系。监管机构的根本职责是保护工作人员，而公用事业的目标则是盈利。这是一种双赢的平衡。

美国核工业已经取得了辉煌的职业核安全记录——这主要归功于ALARA（合理可行的最低限度）流程，该流程已将暴露率降至十年前还被认为是不可想象的水平。在美国核工业中，这一系统实现了一个近乎完美的平衡过程，既有利于员工，也有利于公用事业所有者。

这一切源于一小部分得到充分支持的科学结论，经过一个多世纪的研究，美国核管会在《电离辐射的生物效应》（nrc.gov/docs/ML0511/ML051190314.pdf）中将其定义为：

"采用线性无阈值（LNT）剂量-反应关系来描述辐射剂量与癌症发生率之间的联系。这一剂量-反应模型表明，任何剂量的增加，无论多小，都会导致风险的增量上升。NRC接受LNT假说作为估算辐射风险的保守模型。"（强调部分为原文所加）

与此民用核能框架形成鲜明对比的是，美国政府对其从事深空探索的一类特殊核工作者——宇航员的处理方式却截然不同。这为未来商业深空旅行者树立了一个反向的范例。

通过美国核管会，政府建立了一套法律框架，以保护商业核工作者，包括职业安全与健康管理局和美国核管会可能实施的民事和刑事处罚。但当美国政府自我监管时，保护工人与政府机构存在的理由之间立刻产生了利益冲突。美国宇航局的存在理由及其实际成果是人类太空探索，这长期以来被视为国家的重要战略优先事项。

职业安全与健康管理局允许美国宇航局自行设定宇航员电离辐射（IR）暴露的指导标准时，美国宇航局承担了这一责任。根据《联邦法规》第29篇第1960.18条，美国宇航局获得了职业安全与健康管理局的豁免，即"紧急临时和永久补充标准"，为其宇航员团队设定了独立的电离辐射暴露限值。职业安全与健康管理局的职业电离辐射保护限值不再适用于美国宇航局员工，因为美国宇航局首席健康与医疗官办公室现在可以不受其他利益干扰地设定辐射暴露限值。

阿波罗17号指挥官吉恩·塞尔南（Gene Cernan）在月球表面停留了7小时36分56秒——这是阿波罗任务中最长的一次月表活动。他返回登月舱时浑身沾满月尘。阿波罗17号的三名宇航员在基本无屏蔽的阿波罗指令舱和登月舱中暴露于未过滤的银河宇宙射线（GCR）长达12天14小时，这是他们经历的最长单次剂量。在月球表面，与绕月或跨月轨道相比，由于月球自身的屏蔽作用，银河宇宙射线的剂量减少了一半。（照片：美国宇航局）

随后发生的事情，从美国宇航局这一实体的角度来看是必然的。美国宇航局的任务是规划未来的深空探索任务，这些任务将在地球范艾伦辐射带的防护范围之外进行，且基本无屏蔽。在当前的屏蔽技术下（对这种任务无效），执行月球或火星任务的宇航员在28天内就会超出联邦年度辐射剂量限值。即使在国际空间站，处于范艾伦辐射带保护下，职业安全与健康管理局的限值也会在128天后被突破。显然，为了让美国宇航员能够"合理"进入深空环境，某些限制必须放宽。

在这种情况下，由于阿波罗时代太空发射系统（SLS）火箭的技术局限性，无法为宇航员提供足够的屏蔽以达到联邦标准。因此，宇航员只能为了更伟大的目标而承担巨大的风险。

然而，现代太空探索技术早已突破了这一限制，但这一"现实"却未被质疑，甚至蔓延到了私营商业领域。

最终，这一"现实"意味着——在不久的将来，宇航员可能因未得到充分防护而受伤或因内部永久性创伤失去行动能力，导致载人任务失败。

未来的深空任务正在公开规划中，并附有具体的时间表，而人类宇航员将作为辐射研究对象。美国宇航局监察长办公室在2015年的一份报告（编号IB-16-003）中这样描述这一结果："尽管该机构计划继续努力开发应对辐射风险的对策，但美国宇航局可能会对当前标准中无法完全缓解的部分寻求豁免。"（强调部分为原文所加）换句话说，根据职业安全与健康管理局的《联邦法规》第29篇第1960.18条豁免，足够的银河宇宙射线屏蔽是不可能实现的。

但如今，美国宇航局深空任务团队的宇航员及其家属可以松一口气了。在将宇航员的辐射安全边际设定为足以让民用核电站因违反安全规定而关闭的水平后，美国宇航局的深空载人计划SLS/猎户座/阿尔忒弥斯正陷入崩溃的边缘。因此，未来能够飞出范艾伦辐射带的美国宇航局宇航员将寥寥无几。

另一个潜在的问题是：私营领域的基本无屏蔽深空飞船将很快提供数千个座位。一家太空技术公司正在公开讨论这一雄心勃勃的飞行计划，该公司有能力兑现其承诺。凭借其建造的有史以来最大的火箭（其推力约为土星五号的三倍），该太空技术公司已公开承认将在未来几十年内向火星运送数万名永久移民及货物。

目前的银河宇宙射线暴露情景通常通过与地球辐射源直接比较来计算，使用辐射权重因子（wR）将吸收剂量转换为等效剂量，并借助美国宇航局的太空辐射传输代码（如高电荷和能量传输）。尽管这些方法可能可信，但它们仍然只是科学猜测，因为唯一可作比较的数据是地球上的样本，例如对广岛和长崎原子弹幸存者的寿命研究（LSS），该研究自1950年以来追踪了约12万名幸存者。

从根本上说，地球电离辐射源与银河辐射源之间没有有效的可比性，也从未有过在深空环境中对脊椎动物研究对象进行同行评议的研究。正是这些科学猜测，让我们陷入了当前的困境。在缺乏充分研究和准备的情况下继续冒险探索未知，这一已被接受的风险最终将在人类首次长期星际飞行任务启动的倒计时中达到临界点。

如今，人类站在下一次迁徙的起点，但我们没有实际数据作为支撑，而是依赖美国宇航局监察长办公室提供的行政官僚术语，因为足够的屏蔽已被判定为"不可能"。因此，当我们考虑星际宇航员将面临的挑战时，必须明白，我们无法简单地将地球的BB弹（地球电离辐射）与宇宙的0.5英寸马格南弹药（银河宇宙射线）相提并论。