NASA宇航员斯科特·凯利在太空中度过了一年，科学家们监测了他身体的变化，以及留在地面上的双胞胎马克·凯利的身体变化。实验表明，凯利返回地球时身体状况良好。此外，一些俄罗斯宇航员在太空中的时间比凯利还长，也没有出现低重力或增加的辐射暴露带来的明显长期不良影响。
但人类最终渴望 venturing far beyond Earth。迄今为止，所有长期的载人航天实验都发生在绕地球运行的空间站上，这些空间站位于地球的磁场保护范围内，可以屏蔽高能辐射。要前往火星，我们需要为完全不同的环境做好准备。
最长的阿波罗登月任务持续时间不到两周。往返火星的任务将需要数月甚至数年。而 NASA 最新的月球计划将让人类在那里停留数月。
这促使研究人员在测试人类辐射耐受性方面发挥创意。如果他们无法在地球的天然辐射屏蔽层外进行实验，地球上仍有一些地方，科学家们正在制造自己的高能辐射：粒子加速器。研究人员在那里获得的见解，可能决定在未来几十年内，在地球以外生活是否是一个可行的目标。
通过以高速将重粒子碰撞在一起，科学家们可以产生一种能量与宇宙射线事件相似的粒子浆。美国布鲁克海文国家实验室和德国 GSI亥姆霍兹重离子研究中心等几家实验室已经在进行此类工作。虽然剂量仍然高于人类在太空中承受的剂量，但这是在地球上以可控方式测试宇宙射线行为的唯一实用方法。
对于简单的材料来说，辐射是低剂量还是高剂量影响不大。这使得研究人员能够测试哪些物质可以阻挡辐射，因为这些结果仅取决于辐射的类型。
欧洲空间局的多个项目都专注于人类辐射暴露问题。（来源：ESA）
ESA
多少辐射算太多？
太空中最危险的辐射来自宇宙射线。这些是来自宇宙深处的超快、超重粒子。好消息是它们相对稀少。坏消息是它们非常危险。
另一个担忧是来自太阳的辐射。虽然数量更多，但它们是简单的质子；与宇宙射线的炮弹相比，这就像一颗 BB 弹。这种辐射会损害细胞和遗传物质，但更容易屏蔽，只有在太阳风暴期间才会变得真正危险。而且，利用现有技术，太阳科学家可以提前足够长的时间预测到这些事件的发生，为月球、火星或空间站上的宇航员提供至少几分钟的避难时间。
但是，对于任何类型的辐射，科学家们仍然很难预测什么才算真正危险的剂量。广岛、长崎和各种核电站事故等可怕的现实事件已经证明，短时间内高剂量的辐射是致命的。但如果相同的剂量分布在一年的时间里呢？三年？五年？一生？科学家们仍然不知道。那些能告诉他们答案的简单测试，由于伦理原因而无法进行，并且用组织或细胞样本进行合成也很困难，因为辐射会以不同的方式影响不同的生物系统——大脑、心血管或生殖器官。
德国 GSI 生物物理学系主任 Marco Durante 表示：“辐射的问题在于，我们对风险的了解并不多。”他们进行的测试基于细胞或组织样本，或者最乐观的情况下，基于老鼠等动物。他们通常一次性用大量的 700 兆电子伏特质子轰击测试对象。“首先你必须推断到人类，然后是低剂量率，然后是太空，”Durante 说。“而且没有非常有效的对策。没有什么神奇的药物可以拯救你免受辐射的影响。”
因此，即使研究人员可以通过粒子加速器进行生物学测试，但对于可能在未来十年内发生的真实情况，对人类结果的解释和应用都非常棘手。
Durante 希望未来的实验至少能测试高能、低剂量辐射对样本的影响，例如将它们放在房间里，但不是直接放在粒子加速器的束流中。但是，这些为尖端物理研究而建的实验室并没有这样设置，而且这些实验还没有发生。
可测试的是如何阻挡辐射。而这正是研究可以提供更直接结论的地方。
自制宇宙射线
Durante 说，富含氢的材料是很好的屏蔽材料。聚乙烯，一种简单且普遍存在的塑料，具有很好的屏蔽效果，还有一种叫做氢化锂的物质。两者都极其轻便，这是太空旅行的必需品，因为将物体送出地球大气层成本高昂。问题是这两种化合物都易燃，在太空旅行中是绝对禁止的。铝虽然重得多，但仍然是首选，因为它不会着火。
要建造下一代具有更好屏蔽性、更轻便的航天器，工程师们必须想办法将屏蔽材料安全地封装在气密且不易燃的材料中。
一旦回到坚实的地面，比如月球或火星，就会有更多的选择。挖掘地下提供了一个廉价且容易的屏蔽层，位于月壤之下。或者，Durante 指出，如果火星有更大量的储水，一个冰屋将是完美的屏蔽。水在阻挡辐射方面非常有效。
在科学家们找到测试长期辐射暴露对人类安全限度的方法之前，屏蔽可能是我们唯一的选择。
