تأثيرات الإشعاع المؤين في رحلات الفضاء

المصدر: ^{[ 6 ]}

• تأثيرات على الضرر البيولوجي المرتبط بالاختلافات بين الإشعاع الفضائي والأشعة السينية
• يرتبط اعتماد المخاطر على معدلات الجرعات في الفضاء ببيولوجيا إصلاح الحمض النووي ، وتنظيم الخلايا، واستجابات الأنسجة.
• التنبؤ بأحداث الجسيمات الشمسية (SPEs)
• الاستقراء من البيانات التجريبية إلى البشر وبين المجموعات السكانية البشرية
• عوامل الحساسية الإشعاعية الفردية (العوامل الوراثية، والوراثية اللاجينية، والغذائية، أو تأثيرات "العامل السليم")

المصدر: ^{[ 6 ]}

• بيانات عن بيئات الأشعة الكونية المجرية
• فيزياء تقييمات الحماية المتعلقة بخصائص انتقال الإشعاع عبر المواد والأنسجة
• تأثيرات انعدام الجاذبية على الاستجابات البيولوجية للإشعاع
• أخطاء في البيانات البشرية (إحصائية، أو قياس الجرعات، أو عدم دقة التسجيل)

طُوِّرت أساليب كمية لحساب أوجه عدم اليقين التي تُسهم في تقديرات مخاطر الإصابة بالسرطان. لم يُقدَّر بعد تأثير انعدام الجاذبية على الإشعاع الفضائي، ولكن يُتوقع أن يكون ضئيلاً. مع ذلك، ونظرًا لأن انعدام الجاذبية قد ثَبُتَ أنه يُعدِّل تطور السرطان، فثمة حاجة إلى مزيد من البحث حول التأثيرات المُجتمعة لانعدام الجاذبية والإشعاع على التسرطن. ^{[ 8 ]} أما تأثيرات التغيرات في مستويات الأكسجين أو في خلل وظائف الجهاز المناعي على مخاطر الإصابة بالسرطان فهي غير معروفة إلى حد كبير، وتُشكِّل مصدر قلق بالغ أثناء الرحلات الفضائية. ^{[ 6 ]}

يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لتعرض رواد الفضاء للإشعاع 3% من خطر الوفاة الناجمة عن التعرض للإشعاع بسبب السرطان المميت طوال مسيرتهم المهنية. وتتمثل سياسة وكالة ناسا في ضمان مستوى ثقة بنسبة 95% بعدم تجاوز هذا الحد. تسري هذه الحدود على جميع المهمات في المدار الأرضي المنخفض، بالإضافة إلى المهمات القمرية التي تقل مدتها عن 180 يومًا. ^{[ 20 ]} في الولايات المتحدة، حُددت حدود التعرض المهني القانونية للعاملين البالغين بجرعة فعالة قدرها 50 ملي سيفرت سنويًا. ^{[ 21 ]}

تختلف العلاقة بين التعرض للإشعاع والمخاطر باختلاف العمر والجنس، وذلك بسبب تأثيرات فترة الكمون والاختلافات في أنواع الأنسجة وحساسيتها ومتوسط ​​العمر المتوقع بين الجنسين. وقد تم تقدير هذه العلاقات باستخدام الطرق الموصى بها من قبل اللجنة الوطنية للحماية من الإشعاع والقياسات ^{[ 10 ]} ، بالإضافة إلى أحدث المعلومات في علم الأوبئة الإشعاعية ^{[ 1 ] [ 20 ] [ 22 ].}

مبدأ "الحد الأدنى الممكن تحقيقه بشكل معقول " (ALARA) هو متطلب قانوني يهدف إلى ضمان سلامة رواد الفضاء. ومن أهم وظائف هذا المبدأ ضمان عدم اقتراب رواد الفضاء من حدود الإشعاع المسموح بها، وعدم اعتبار هذه الحدود "قيمًا للتسامح". يكتسب مبدأ ALARA أهمية خاصة في مهمات الفضاء نظرًا لكثرة الشكوك في نماذج التنبؤ بمخاطر السرطان وغيرها من المخاطر. لذا، يتعين على برامج المهمات والإجراءات المهنية الأرضية التي تُعرّض رواد الفضاء للإشعاع إيجاد طرق فعّالة من حيث التكلفة لتطبيق مبدأ ALARA. ^{[ 20 ]}

يُحسب خطر الوفاة التراكمي بالسرطان (%REID) لرائد الفضاء نتيجة التعرض للإشعاع المهني، N ، بتطبيق منهجيات جداول الحياة التي يمكن تقريبها عند القيم الصغيرة لـ %REID عن طريق جمع الجرعة الفعالة الموزونة للأنسجة، E _i ، كما يلي:

${\displaystyle {\text{Risk}}=\sum _{i=1}^{N}E_{i}R_{0}(\mathrm {age} _{i},\mathrm {sex} )}$

حيث تمثل R ₀ معدلات الوفيات الإشعاعية الخاصة بالعمر والجنس لكل وحدة جرعة. ^{[ 20 ]}

تستخدم ناسا، في حسابات جرعات الإشعاع للأعضاء، نموذج بيلينغز وآخرون ^{[ 23 ]} لتمثيل الحماية الذاتية للجسم البشري بتقريب الكتلة المكافئة للماء. وينبغي مراعاة وضعية الجسم البشري بالنسبة لدرع المركبة إذا كانت معروفة، لا سيما بالنسبة للمركبات الفضائية ذات الحماية الذاتية ^{[ 24 ].}

تُقيّم مستويات الثقة لمخاطر الإصابة بالسرطان أثناء العمل باستخدام الطرق المحددة من قبل المركز الوطني لأبحاث السرطان في التقرير رقم 126 ( المؤرشف بتاريخ 8 مارس 2014 على موقع Wayback Machine) . ^{[ 20 ]} وقد عُدّلت هذه المستويات لمراعاة عدم اليقين في عوامل الجودة وقياس الجرعات في الفضاء. ^{[ 1 ] [ 20 ] [ 25 ]}

تتمثل أوجه عدم اليقين التي تم أخذها في الاعتبار عند تقييم مستويات الثقة بنسبة 95% في أوجه عدم اليقين في:

• بيانات علم الأوبئة البشرية، بما في ذلك أوجه عدم اليقين في
  • القيود الإحصائية لبيانات علم الأوبئة
  • قياس جرعات الإشعاع للمجموعات المعرضة للإشعاع
  • التحيز، بما في ذلك سوء تصنيف وفيات السرطان، و
  • انتقال المخاطر بين السكان.
• عامل DDREF المستخدم لتوسيع نطاق بيانات التعرض الإشعاعي الحاد إلى التعرضات الإشعاعية منخفضة الجرعة ومعدل الجرعة.
• عامل جودة الإشعاع ( Q ) كدالة لـ LET.
• قياس الجرعات الفضائية

تتجاهل وكالة ناسا ما يسمى بـ "الشكوك غير المعروفة" الواردة في تقرير NCRP رقم 126 ^{[ 26 ] .}

يوصي المركز الوطني لأبحاث السرطان ^{[ 10 ]} باتباع نهج جدول الحياة ذي الضرر المزدوج لقياس مخاطر الوفاة بالسرطان الناتج عن الإشعاع. ويتم فيه تتبع معدل الوفيات بحسب الفئة العمرية للسكان على مدار حياتهم، مع وصف المخاطر المتنافسة الناجمة عن الإشعاع وجميع أسباب الوفاة الأخرى. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

بالنسبة لمجموعة سكانية متجانسة تتلقى جرعة فعالة E في العمر a _E ، فإن احتمال الوفاة في الفترة العمرية من a إلى a + 1 يتم وصفه بواسطة معدل الوفيات الأساسي لجميع أسباب الوفاة ، M ( a )، ومعدل الوفيات الناجمة عن سرطان الإشعاع ، m(E,a _E ,a) ، على النحو التالي: ^{[ 28 ]}

${\displaystyle q(E,a_{E},a)={\frac {M(a)+m(E,a_{E},a)}{1+{\frac {1}{2}}\left[M(a)+m(E,a_{E},a)\right]}}}$

احتمال البقاء على قيد الحياة حتى العمر a ، بعد التعرض E عند العمر a _E ، هو: ^{[ 28 ]}

${\displaystyle S(E,a_{E},a)=\prod _{u=a_{E}}^{a-1}\left[1-q(E,a_{E},u)\right]}$

يتم تعريف خطر العمر المفرط (ELR - زيادة احتمالية وفاة الفرد المعرض بسبب السرطان) من خلال الفرق في احتمالات البقاء المشروطة للمجموعات المعرضة وغير المعرضة على النحو التالي: ^{[ 28 ]}

${\displaystyle \mathrm {ELR} =\sum _{a=a_{E}}^{\infty }\left[M(a)+m(E,a_{E},a)\right]S(E,a_{E},a)-\sum _{a=a_{E}}^{\infty }M(a)S(0,a_{E},a)}$

يُستخدم عادةً حد أدنى لفترة الكمون يبلغ 10 سنوات للإشعاع ذي النقل الخطي للطاقة المنخفض. ^{[ 10 ]} ينبغي النظر في افتراضات بديلة للإشعاع ذي النقل الخطي للطاقة العالي. يُعرَّف خطر الوفاة مدى الحياة (REID) (خطر وفاة فرد في المجتمع بسبب السرطان الناتج عن التعرض للإشعاع) على النحو التالي: ^{[ 28 ]}

${\displaystyle \mathrm {REID} =\sum _{a=a_{E}}^{\infty }m(E,a_{E},a)S(E,a_{E},a)}$

بشكل عام، تتجاوز قيمة REID قيمة ELR بنسبة 10-20٪.

يُعرَّف متوسط ​​فقدان العمر المتوقع، LLE، في السكان على النحو التالي: ^{[ 28 ]}

${\displaystyle \mathrm {LLE} =\sum _{a=a_{E}}^{\infty }S(0,a_{E},a)-\sum _{a=a_{E}}^{\infty }S(E,a_{E},a)}$

يتم تعريف فقدان متوسط ​​العمر المتوقع بين الوفيات الناجمة عن التعرض (LLE − REID) من خلال: ^{[ 28 ] [ 29 ]}

${\displaystyle \mathrm {LLE} -\mathrm {REID} ={\frac {\mathrm {LLE} }{\mathrm {REID} }}}$

معدل الوفيات منخفض LET لكل سيفرت، m _i، يُكتب

${\displaystyle m(E,a_{x},a)={\frac {m_{0}(E,a_{x},a)}{\mathrm {DDREF} }}{\frac {x_{D}x_{s}x_{T}x_{B}}{x_{Dr}}}}$

حيث m ₀ هو معدل الوفيات الأساسي لكل سيفرت و x _α هي كميات (متغيرات عشوائية) يتم أخذ قيمها من دوال توزيع الاحتمال المرتبطة بها (PDFs)، P ( X _a ). ^{[ 30 ]}

يحدد NCRP، في التقرير رقم 126، دوال كثافة الاحتمال الذاتية التالية، P ( X _a )، لكل عامل يساهم في إسقاط مخاطر انخفاض LET الحاد: ^{[ 30 ] [ 31 ]}

1. _{قياس الجرعات} P هو الأخطاء العشوائية والمنهجية في تقدير الجرعات التي يتلقاها الناجون من انفجار القنبلة الذرية.
2. يمثل P _{الإحصائي} التوزيع في عدم اليقين في التقدير النقطي لمعامل المخاطرة، r ₀ .
3. _التحيز P هو أي تحيز ينتج عن المبالغة في الإبلاغ عن وفيات السرطان أو التقليل من شأنها.
4. _{إن انتقال} P هو عدم اليقين في انتقال خطر الإصابة بالسرطان بعد التعرض للإشعاع من السكان اليابانيين إلى السكان الأمريكيين.
5. يمثل P _Dr عدم اليقين في معرفة استقراء المخاطر إلى الجرعات المنخفضة ومعدلات الجرعات، والتي تتجسد في DDREF.

يُستخدم معدل الوفيات المعتمد على العمر والجنس لكل وحدة جرعة، مضروبًا في عامل جودة الإشعاع ومُخفَّضًا بمعامل DDREF، لتقدير مخاطر الوفاة بالسرطان مدى الحياة. ويتم تقدير التعرض الحاد لأشعة غاما. ^{[ 10 ]} كما يُفترض أيضًا أن تأثيرات كل مكون في مجال الإشعاع تراكمية.

تُقدّر المعدلات باستخدام بيانات جُمعت من ناجين يابانيين من القنبلة الذرية. ويُؤخذ في الاعتبار نموذجان مختلفان عند نقل المخاطر من السكان اليابانيين إلى السكان الأمريكيين.

• نموذج النقل المضاعف - يفترض أن مخاطر الإشعاع تتناسب مع مخاطر الإصابة بالسرطان التلقائي أو الأساسي.
• نموذج النقل الإضافي – يفترض أن خطر الإشعاع يعمل بشكل مستقل عن مخاطر الإصابة بالسرطان الأخرى.

يوصي المجلس الوطني للحماية من الإشعاع باستخدام نموذج خليط يحتوي على مساهمات جزئية من كلا الطريقتين. ^{[ 10 ]}

يُعرَّف معدل الوفيات الناجمة عن الإشعاع على النحو التالي:

${\displaystyle m(E,a_{E},a)=\left[\mathrm {ERR} (a_{E},a)M_{\text{c}}(a)+(1-v)\mathrm {EAR} (a_{E},a)\right]{\frac {\sum _{L}Q(L)F(L)L}{\mathrm {DDREF} }}}$

أين:

• ERR = الخطر النسبي الزائد لكل سيفرت
• EAR = المخاطر المضافة الزائدة لكل سيفرت
• M _c (a) = معدل الوفيات بالسرطان حسب الجنس والعمر في سكان الولايات المتحدة
• F = التدفق الموزون للأنسجة
• L = رخصة القيادة
• يمثل v النسبة الكسرية بين افتراضات نماذج نقل المخاطر المضاعفة والإضافية. بالنسبة للأورام الصلبة، يُفترض أن v=1/2، وبالنسبة لسرطان الدم، يُفترض أن v=0.

قد يكون التدريع المادي فعالاً ضد الأشعة الكونية المجرية، لكن التدريع الرقيق قد يزيد المشكلة سوءًا بالنسبة لبعض الأشعة ذات الطاقة العالية، نظرًا لزيادة كمية الإشعاع الثانوي . ^{[ 34 ]} على سبيل المثال، يُعتقد أن الجدران المصنوعة من الألومنيوم في محطة الفضاء الدولية تُقلل التعرض للإشعاع بشكل عام. أما في الفضاء بين الكواكب، فيُعتقد أن التدريع الرقيق المصنوع من الألومنيوم سيؤدي إلى زيادة التعرض للإشعاع؛ لذا يلزم استخدام تدريع أكثر سمكًا لحجب الإشعاع الثانوي. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

ينبغي أن تشمل دراسات الحماية من الإشعاع الفضائي استخدام مواد حماية مكافئة للأنسجة أو الماء، بالإضافة إلى مادة الحماية قيد الدراسة. ويمكن فهم هذه الملاحظة بسهولة من خلال ملاحظة أن متوسط ​​الحماية الذاتية للأنسجة في الأعضاء الحساسة يبلغ حوالي 10  سم، وأن الإشعاع الثانوي الناتج في الأنسجة، مثل البروتونات منخفضة الطاقة والهيليوم والأيونات الثقيلة، يتميز بنقل طاقة خطي عالٍ ، ويساهم بشكل كبير (>25%) في الضرر البيولوجي الإجمالي الناتج عن الأشعة الكونية. وينبغي أن تشمل دراسات الألومنيوم أو البولي إيثيلين أو الهيدروجين السائل أو غيرها من مواد الحماية، تأثيراتها المُجتمعة ضد الإشعاع الأولي والثانوي، بالإضافة إلى قدرتها على الحد من الإشعاع الثانوي الناتج في الأنسجة.

يجري دراسة العديد من الاستراتيجيات للتخفيف من آثار هذا الخطر الإشعاعي على رحلات الفضاء البشرية المخطط لها بين الكواكب:

• يمكن تصنيع المركبات الفضائية من البلاستيك الغني بالهيدروجين بدلاً من الألومنيوم. ^{[ 37 ]}
• الحماية من الكتلة والمواد:
  • يُوفّر الهيدروجين السائل، الذي يُستخدم غالبًا كوقود، حماية جيدة نسبيًا، مع إنتاج مستويات منخفضة نسبيًا من الإشعاع الثانوي. لذا، يُمكن وضع الوقود بحيث يُشكّل نوعًا من الحماية حول الطاقم. مع ذلك، ومع استهلاك المركبة للوقود، تتضاءل حماية الطاقم.
  • يمكن أن تساهم المياه العذبة أو مياه الصرف الصحي في الحماية. ^{[ 38 ]}
  • يمكن أن تعمل الكويكبات على توفير الحماية. ^{[ 39 ] [ 40 ]}
• دروع إشعاعية نشطة ضوئياً تعتمد على الجرافين المشحون ضد أشعة جاما، حيث يمكن التحكم في معلمات الامتصاص عن طريق تراكم الشحنة السالبة. ^{[ 41 ]}
• يُعدّ الانحراف المغناطيسي لجزيئات الإشعاع المشحونة و/أو التنافر الكهروستاتيكي بديلاً نظرياً قيد الدراسة للحماية التقليدية القائمة على الكتلة. نظرياً، تنخفض متطلبات الطاقة اللازمة لدرع حلقي قطره 5 أمتار من 10 جيجاواط، وهو استهلاك مرتفع للغاية في حالة استخدام درع كهروستاتيكي بسيط (بسبب تفريغ الإلكترونات الفضائية)، إلى 10 كيلوواط فقط باستخدام تصميم هجين. ^{[ 35 ]} مع ذلك، لم تُجرَّب هذه الحماية النشطة المعقدة بعد، وتُعدّ جدواها العملية أكثر غموضاً من الحماية المادية. ^{[ 35 ]} 

ستكون هناك حاجة أيضًا إلى تدابير خاصة للحماية من حدث بروتوني شمسي، والذي قد يزيد التدفقات إلى مستويات قاتلة للطاقم في غضون ساعات أو أيام بدلًا من شهور أو سنوات. تشمل استراتيجيات التخفيف المحتملة توفير مساحة معيشية صغيرة خلف خزان المياه في المركبة الفضائية، أو بجدران سميكة للغاية، أو توفير خيار الإجهاض إلى البيئة الواقية التي يوفرها الغلاف المغناطيسي للأرض. استخدمت مهمة أبولو مزيجًا من هاتين الاستراتيجيتين. عند تلقي تأكيد حدوث حدث بروتوني شمسي، كان رواد الفضاء ينتقلون إلى وحدة القيادة، التي كانت جدرانها مصنوعة من الألومنيوم السميك مقارنةً بوحدة الهبوط القمرية، ثم يعودون إلى الأرض. وقد تبين لاحقًا من القياسات التي أجرتها الأجهزة المحمولة على متن أبولو أن وحدة القيادة كانت ستوفر حماية كافية لمنع حدوث ضرر كبير للطاقم.

لا توفر أي من هذه الاستراتيجيات حاليًا طريقة حماية كافية ^{[ 42 ]} مع مراعاة القيود المحتملة على كتلة الحمولة في ظل أسعار الإطلاق الحالية (حوالي 10,000 دولار/كجم). ولا يتفاءل علماء مثل البروفيسور الفخري بجامعة شيكاغو، يوجين باركر، بإمكانية حل هذه المشكلة قريبًا. ^{[ 42 ]} بالنسبة للدروع الكتلية السلبية، قد تكون الكمية المطلوبة ثقيلة جدًا بحيث يتعذر رفعها إلى الفضاء بتكلفة معقولة دون تغييرات في الجدوى الاقتصادية (مثل إطلاق فضائي افتراضي بدون صواريخ أو استخدام موارد خارج الأرض) - مئات الأطنان المترية لمقصورة طاقم ذات حجم معقول. على سبيل المثال، تصورت دراسة تصميمية لوكالة ناسا لمحطة فضائية كبيرة دائمة طموحة استخدام 4 أطنان مترية لكل متر مربع (441 جم/سم²) من دروع ثاني أكسيد السيليكون لخفض التعرض للإشعاع إلى 2.5  ملي سيفرت سنويًا (مع هامش خطأ ± ضعفين)، وهو أقل من عشرات الملي سيفرت أو أكثر في بعض المناطق المأهولة ذات الإشعاع الطبيعي العالي على الأرض. صُمم هذا النموذج للإشغال طويل الأمد، ولذا كان الهدف هو تقليل التعرض للإشعاع، واستند إلى فرضية استخدام مادة تدريع غير مثالية يُمكن نظريًا الحصول عليها من خلال إطلاق مواد من سطح القمر بواسطة محرك دفع كتلي قمري. ^{[ 34 ]} وباستخدام مواد تدريع أكثر كفاءة من حيث الكتلة، مثل الماء أو طبقات من الألومنيوم والبولي إيثيلين، حددت ناسا أهدافًا مثالية للتدريع للمركبات الفضائية، والتي لا تزال تتطلب ما لا يقل عن 20 غ/سم². يُعد هذا النوع من الكتلة مناسبًا للملاجئ المؤقتة الصغيرة، ولكنه لا يزال غير عملي إلى حد كبير بالنسبة لأماكن المعيشة الكاملة في ظل اقتصاديات الإطلاق الحالية. ^{[ 43 ]}

تمّ النظر في العديد من طرق الحماية النشطة التي قد تكون أقلّ كثافةً من الحماية السلبية، لكنها لا تزال في طور التكهّن. ^{[ 35 ] [ 44 ] [ 45 ]} وبما أن نوع الإشعاع الذي يخترق أعمق مسافة عبر مواد الحماية السميكة، في أعماق الفضاء بين الكواكب، هو نوى موجبة الشحنة ذات طاقة جيجا إلكترون فولت، فقد اقتُرح استخدام مجال كهرساكن تنافري، إلا أن هذا الاقتراح ينطوي على مشاكل منها عدم استقرار البلازما والطاقة اللازمة لتشغيل مُسرِّع الجسيمات للحفاظ باستمرار على الشحنة من التعادل بواسطة إلكترونات الفضاء السحيق. ^{[ 46 ]} ويُعدّ التدريع المغناطيسي المُولّد بواسطة الموصلات الفائقة (أو تيارات البلازما) اقتراحًا أكثر شيوعًا. ومن بين الصعوبات التي تواجه هذا الاقتراح أنه بالنسبة لنظام صغير الحجم، قد يتطلب الأمر مجالات مغناطيسية تصل إلى 20 تسلا حول مركبة فضائية مأهولة، وهي أعلى من عدة تسلا في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي . ويمكن أن تُسبّب هذه المجالات العالية الصداع والصداع النصفي لدى مرضى التصوير بالرنين المغناطيسي، ولم تُجرَ دراسات حول التعرّض طويل الأمد لمثل هذه المجالات. قد تُساهم تصاميم المغناطيس الكهربائي المتعاكس في إلغاء المجال في أقسام الطاقم بالمركبة الفضائية، لكنها تتطلب كتلة أكبر. ومن الممكن أيضًا استخدام مزيج من المجال المغناطيسي والمجال الكهروستاتيكي، بحيث تكون الشحنة الكلية للمركبة الفضائية صفرًا. من الناحية النظرية، يُخفف التصميم الهجين من حدة المشاكل، ولكنه سيكون معقدًا وربما غير عملي. ^{[ 35 ]}

يكمن جزء من عدم اليقين في أن تأثير تعرض الإنسان للأشعة الكونية المجرية غير معروف بدقة من الناحية الكمية. ويقوم مختبر ناسا لإشعاع الفضاء حاليًا بدراسة آثار الإشعاع على الكائنات الحية، بالإضافة إلى الدروع الواقية.

إلى جانب أساليب الحماية من الإشعاع السلبية والفعالة، التي تركز على حماية المركبة الفضائية من الإشعاع الفضائي الضار، ثمة اهتمام كبير بتصميم بدلات واقية من الإشعاع مصممة خصيصًا لرواد الفضاء. ويعود سبب اختيار هذه الأساليب إلى أن إضافة سماكة معينة إلى المركبة الفضائية في الحماية السلبية قد تزيد من كتلتها بآلاف الكيلوغرامات. ^{[ 47 ]} وهذه الكتلة قد تتجاوز قيود الإطلاق وتكلف ملايين الدولارات.

من جهة أخرى، تُعدّ أساليب الحماية النشطة من الإشعاع تقنية ناشئة لا تزال بعيدة المنال من حيث الاختبار والتطبيق. وحتى مع الاستخدام المتزامن للحماية النشطة والسلبية، قد تكون الدروع الواقية القابلة للارتداء مفيدة، لا سيما في الحدّ من الآثار الصحية للجسيمات الشمسية، التي تتكون عمومًا من جسيمات ذات قدرة اختراق أقل من جسيمات الأشعة الكونية. ^{[ 48 ]} غالبًا ما تكون المواد المقترحة لهذا النوع من معدات الحماية هي البولي إيثيلين أو بوليمرات أخرى غنية بالهيدروجين. ^{[ 49 ]} كما اقتُرح الماء أيضًا كمادة واقية. ويكمن القيد في حلول الحماية القابلة للارتداء في ضرورة توافقها من الناحية المريحة مع احتياجات الطاقم، مثل الحركة داخل حيز الطاقم. وقد قامت وكالة الفضاء الإيطالية بمحاولة ابتكار حماية قابلة للارتداء من إشعاع الفضاء، حيث اقترحت قطعة ملابس يمكن ملؤها بالماء المُعاد تدويره عند استشعار إشارة وصول جسيمات شمسية. ^{[ 50 ]}

كان مشروع AstroRad ثمرة تعاون بين وكالة الفضاء الإسرائيلية ، وشركة StemRad ، وشركة Lockheed Martin ، وقد تم اختباره على متن محطة الفضاء الدولية. صُمم هذا المنتج على شكل سترة واقية مريحة، قادرة على تقليل الجرعة الفعالة للإشعاع الشمسي إلى مستوى مماثل لملاجئ العواصف الموجودة على متن المحطة. ^{[ 51 ]} كما أنه يتمتع بإمكانية تقليل الجرعة الفعالة للأشعة الكونية بشكل طفيف عند استخدامه بشكل مكثف خلال المهمة، حتى أثناء الأنشطة الروتينية كالنوم. تستخدم هذه السترة الواقية من الإشعاع أساليب حماية انتقائية لحماية معظم الأعضاء الحساسة للإشعاع، مثل الفص القاعدي، والمعدة، والرئتين، وغيرها من الأعضاء الداخلية، مما يقلل من وزن المركبة وتكلفة إطلاقها.

يتمثل أحد مسارات البحث الأخرى في تطوير أدوية تعزز قدرة الجسم الطبيعية على إصلاح الأضرار الناجمة عن الإشعاع. ومن بين الأدوية قيد الدراسة الريتينويدات ، وهي فيتامينات ذات خصائص مضادة للأكسدة ، وجزيئات تبطئ انقسام الخلايا، مما يمنح الجسم الوقت الكافي لإصلاح الضرر قبل حدوث طفرات ضارة.

وقد طُرحت فكرة مفادها أن الجسم البشري لن يتمكن من تحمل ظروف السفر إلى الفضاء إلا من خلال تحسينات وتعديلات جوهرية. ورغم أن هذا لا يخضع لقوانين الطبيعة الأساسية كما هو الحال مع الحلول التقنية، إلا أنه يتجاوز بكثير ما توصل إليه العلم الطبي الحالي.

نظراً للآثار السلبية المحتملة لتعرض رواد الفضاء للأشعة الكونية، قد يلعب النشاط الشمسي دوراً في رحلات الفضاء المستقبلية. ولأن تدفقات الأشعة الكونية المجرية داخل النظام الشمسي تكون أقل خلال فترات النشاط الشمسي القوي، فإن السفر بين الكواكب خلال ذروة النشاط الشمسي من شأنه أن يقلل متوسط ​​الجرعة التي يتعرض لها رواد الفضاء.

على الرغم من أن تأثير انخفاض فوربوش أثناء الانبعاثات الكتلية الإكليلية يمكن أن يقلل مؤقتًا من تدفق الأشعة الكونية المجرية، إلا أن المدة القصيرة لهذا التأثير (1-3 أيام) واحتمالية حدوث حدث بروتوني شمسي خطير بنسبة 1% تقريبًا من الانبعاثات الكتلية الإكليلية تحد من فائدة توقيت البعثات لتتزامن مع الانبعاثات الكتلية الإكليلية.

عادةً ما يتم تخفيف جرعة الإشعاع من أحزمة الإشعاع الأرضية عن طريق اختيار مدارات تتجنب هذه الأحزمة أو تمر عبرها بسرعة نسبية. على سبيل المثال، يكون المدار الأرضي المنخفض ، ذو الميل المنخفض، عادةً أسفل الحزام الداخلي.

إن مدارات نقاط لاغرانج لنظام الأرض والقمر L ₂ – L ₅ تخرجها من حماية الغلاف المغناطيسي للأرض لمدة ثلثي الوقت تقريبًا.

تقع مدارات نقاط لاغرانج لنظام الأرض والشمس L ₁ و L ₃ – L ₅ دائمًا خارج نطاق حماية الغلاف المغناطيسي للأرض.