高空“危機(jī)”！致空乘患癌的宇宙輻射究竟有多厲害？

最近一則新聞引起了我們的注意，大韓航空公司有位乘務(wù)員因胃癌去世，并被韓國(guó)有關(guān)部門首次認(rèn)定為宇宙輻射工傷。什么是宇宙輻射？難道長(zhǎng)期坐飛機(jī)會(huì)有致癌風(fēng)險(xiǎn)嗎？

01 宇宙輻射：看不見(jiàn)的“隱形殺手”？

首先要肯定地說(shuō)，地球所在的宇宙空間中的確存在著多種輻射。根據(jù)維基百科的解釋，輻射是在空間或材料介質(zhì)中以波或者粒子的形式發(fā)射或傳輸能量的過(guò)程。通俗一點(diǎn)說(shuō)，輻射是一種傳播中的能量，通常以電磁波或者粒子的形式存在。

雖然根據(jù)波粒二相性原理，電磁波很多時(shí)候也可以被視為粒子，或者是由光子組成，在經(jīng)典物理的范疇里，波和粒子是完全不同的存在， 而且他們的輻射特性也有很大的差別。

說(shuō)起輻射，我總想起前段時(shí)間上映的電影《宇宙探索編輯部》。主人公總是手拿一個(gè)探索設(shè)備，時(shí)不時(shí)會(huì)發(fā)出滴滴的響聲。這個(gè)會(huì)發(fā)聲的設(shè)備是一個(gè)探索粒子輻射的裝置，學(xué)名叫蓋革計(jì)數(shù)器。當(dāng)有粒子輻射靠近的時(shí)候會(huì)發(fā)出響聲，并開(kāi)始計(jì)數(shù)。當(dāng)然現(xiàn)在的輻射探索裝置看起來(lái)要先進(jìn)很多，還可以通過(guò)電子顯示屏顯示輻射粒子的強(qiáng)度。這種測(cè)量都是針對(duì)粒子輻射的。

主人公手里拿老式的蓋革計(jì)數(shù)管

圖片來(lái)源：豆瓣電影（官方劇照）

新式輻射測(cè)量裝置

圖片來(lái)源：作者提供

日常生活中我們經(jīng)常到粒子輻射的機(jī)會(huì)很少，只有去醫(yī)院做相關(guān)的檢測(cè)才有可能。另一種電磁輻射接觸的機(jī)會(huì)很多，小到手機(jī)、電腦、微波爐，大到通信基站都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。不過(guò)相比之下，這些電磁輻射的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度，所以并不用擔(dān)心；需要擔(dān)心的是另一種輻射威脅——來(lái)自太空的宇宙高能粒子輻射。

地球作為宇宙的一個(gè)微小組成部分，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在接觸宇宙中那些帶有穿透能力的微小粒子。他們可能是太陽(yáng)風(fēng)暴時(shí)發(fā)射出的高能帶電粒子， 也可能是來(lái)源于太陽(yáng)系之外的銀河宇宙線。

所謂的高能粒子，單個(gè)重量遠(yuǎn)小于1納克，所以雖然運(yùn)動(dòng)速度接近光速，但單個(gè)粒子的能量并不大，通常用電子伏來(lái)作為能量計(jì)量單位，常見(jiàn)的高能粒子包括MeV （百萬(wàn)）或者GeV（10億電子伏）, 雖然這點(diǎn)能量連一個(gè)雞蛋都煮不熟，但在微觀粒子家族中，他們也算的上是高能量了，所以被稱為“高能粒子”。

理解高能粒子的速度，不妨做一個(gè)簡(jiǎn)單的比較：一個(gè)重量約30克的蛋糕，如果運(yùn)行速度和1個(gè)GeV 的質(zhì)子相同，蛋糕所攜帶的動(dòng)能大致相當(dāng)于1000枚廣島原子彈爆炸產(chǎn)生的能量。

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宇宙高能粒子會(huì)對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生傷害。但得益于地球磁場(chǎng)和大氣層的保護(hù)，來(lái)到地表的高能粒子輻射已經(jīng)大大減弱。不過(guò)對(duì)于宇航員來(lái)說(shuō)，進(jìn)入強(qiáng)輻射的太空，則必須需要具有防護(hù)功能的航天器艙體和艙外航天服，來(lái)阻擋絕大部分的宇宙射線，科研人員也會(huì)對(duì)航天員進(jìn)行輻射劑量檢查，以確保他們的身體健康。

02 坐飛機(jī)的輻射量比X光更大？途徑極區(qū)的航線需要注意

既然如此，飛機(jī)上的乘務(wù)員怎么又會(huì)因此而患癌呢？一般來(lái)說(shuō)，飛機(jī)飛行高度的輻射雖然比地面高，不過(guò)并不致命。普通人乘坐飛機(jī)的時(shí)間少，所受的輻射并不足以致??；空乘人員常年飛行，所受到的輻射劑量肯定是超過(guò)普通人的。

我們通常采用生物學(xué)輻射劑量單位西韋（Sv）來(lái)衡量輻射的健康風(fēng)險(xiǎn)。以胸部X光片為例，拍片每次曝光時(shí)間為0.2秒左右，輻射劑量大約為0.02mSv（1Sv=1000mSv），而一次越洋航班上的宇宙線輻射約為0.03mSv。

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由于空乘這個(gè)職業(yè)的特殊性，的確比一般人更容易暴露在宇宙輻射下。這名患癌的乘務(wù)員，從1995年到2021年平均每年飛行1022小時(shí)，其中約一半航線都是經(jīng)由北極飛往美洲和歐洲的遠(yuǎn)程航班。在地磁暴發(fā)生時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)中的高能粒子能夠通過(guò)極區(qū)大量進(jìn)入，產(chǎn)生美麗的極光，同時(shí)飛越極區(qū)所承受的輻射強(qiáng)度會(huì)遠(yuǎn)大于平時(shí)。通常航空公司會(huì)在地球磁暴發(fā)生的時(shí)候選擇避開(kāi)極區(qū)航線，以保護(hù)飛機(jī)上乘客的安全。

綜合考慮遠(yuǎn)程飛行及不規(guī)律飲食等因素，韓國(guó)有關(guān)部門認(rèn)定該乘務(wù)員的病與工作存在一定程度的因果關(guān)系。這樣看來(lái)“宇宙輻射工傷”的結(jié)論是合理的?？粘巳藛T需要控制自己的飛行時(shí)間，以免遭受過(guò)度的輻射。另一方面，普通人在飛越極區(qū)航線的時(shí)候也需要關(guān)注空間天氣。

03 輻射：別再罵我了，我也很委屈

看到這里，恐怕會(huì)引起更多人散布“輻射有害”的謠言了。所以必須強(qiáng)調(diào)：Duck不必！我們生活在地球本身，就是在被自然輻射源包裹的環(huán)境中。甚至此刻正在看文章的你，也是一個(gè)輻射源。

人體內(nèi)含有碳-14和鉀-40，會(huì)放射出β射線與γ射線。一個(gè)人每年受到自己的輻射大約在0.4mSv級(jí)別——當(dāng)然，你也會(huì)對(duì)其他人產(chǎn)生微量的輻射。聯(lián)合國(guó)原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)的報(bào)告指出天然本底輻射每年對(duì)個(gè)人的平均輻射劑量約為2.4mSv/年，在我國(guó)，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 18871—2002規(guī)定，對(duì)普通人，每年有效劑量是1mSv，只要不超過(guò)這個(gè)限值，都不用擔(dān)心健康風(fēng)險(xiǎn)。

上文提到的電影中還有一個(gè)非?！傲餍小钡恼f(shuō)法：老式的顯像管電視上的雪花點(diǎn)就是宇宙背景輻射。事實(shí)上，雪花點(diǎn)的產(chǎn)生可能更多是顯像管本身的噪聲，跟宇宙背景輻射并沒(méi)有關(guān)聯(lián)，產(chǎn)生這個(gè)誤會(huì)的原因可能是我們經(jīng)常用類似的點(diǎn)狀分布圖來(lái)表示宇宙背景輻射，看起來(lái)和電視屏幕上的雪花點(diǎn)還真有點(diǎn)象，也難怪會(huì)有人誤會(huì)了。

老式電視機(jī)上的雪花點(diǎn)

圖片來(lái)源：豆瓣電影（官方劇照）

歐洲航天局2013發(fā)布的根據(jù)“普朗克”太空探測(cè)器傳回?cái)?shù)據(jù)繪制的宇宙微波背景輻射圖，這幅迄今最精確的反映宇宙誕生初期情形的全景圖幾近完美地驗(yàn)證了宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型。

圖片來(lái)源：新華社

本文作者：劉勇 中國(guó)航天科普大使，中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)科普工作委員會(huì)主任

審核專家：周煦之 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院研究員

出品：科普中國(guó)

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