우주여행 갈 때는 치매 조심
우주방사선이 알츠하이머 촉진
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| ▲ 우주방사선에 장기간 노출되면 알츠하이머병의 진전이 빨라지는 것으로 나타나 우주비행사와 비행기 조종사의 건강과 안전에 대한 대책이 요구되고 있다. ⓒScienceTimes |
미국 항공우주국(NASA)은 조만간 우주비행사를 소행성에 착륙시키겠다고 밝혔고, 네덜란드의 민간우주기업은 불과 10년 뒤인 2023년 인간을 화성에 보내는 프로젝트를 진행중이다.
그런데 최근 미국 로체스터대학교 의료센터(URMC)는 우주비행이 알츠하이머병 등 뇌의 인지기능을 저하시키는 질병에 걸릴 확률을 높인다는 연구결과를 발표했다. 지구를 떠나 우주 멀리 여행할수록 많은 양의 은하우주방사선(GCR)에 노출되고 결국 뇌질환이 생긴다는 것이다.
우주비행사는 출발 뿐만 아니라 귀환 때에도 복잡한 계산과 재빠른 판단을 통해 우주선을 조종해야 한다. 인지능력에 문제가 생긴다면 프로젝트가 위험에 처할 수도 있다.
논문의 제목은 ‘알츠하이머병 쥐 실험에서 은하우주방사선이 인지장애와 아밀로이드베타반 축적 증가 유발(Galactic Cosmic Radiation Leads to Cognitive Impairment and Increased Aβ Plaque Accumulation in a Mouse Model of Alzheimer’s Disease)’이며, 미국 공공도서관 발행 온라인 학술지 ‘플러스원(PLoS ONE)’ 최근호에 게재되었다.
우주에서는 지구의 20배 넘는 방사선에 노출돼
할리우드 유명배우 케이트 윈슬렛이 최근 우주여행 티켓을 선물 받아 화제다. 민간 우주업체 버진 갤럭틱(Virgin Galactic)이 선보인 12만4천 파운드(우리돈 약 2억1천만 원) 상당의 여행이다. 오로라가 만들어지는 지표 100킬로미터 상공의 카르만 라인(Karman line)을 넘어 준궤도 우주공간으로 날아가 무중력 체험을 하게 된다. 아직은 향후 실현을 위해 예약만 받고 있는 상태다.
앞으로는 준궤도와 달궤도 뿐만 아니라 지구밖 소행성과 화성에도 우주비행사들이 착륙할 예정이다. 먼 미래에는 SF영화처럼 태양계 바깥에 위치한 천체에까지 진출할 것이다. 이동시간을 단축시킬 수 있는 빠른 우주선을 준비하고 연료 효율만 높이면 가능할 거라는 예상이다.
가장 큰 장애물은 ‘우주방사선(cosmic radiation)’이다. 우주에는 높은 에너지를 지닌 입자나 방사선이 빈번하게 지나간다. 태양 표면의 플레어는 수소 양자가 내는 일시적인 고준위 방사선을 발생시키고, 은하계 항성과 초신성의 폭발은 저준위의 꾸준한 은하우주방사선(GCR)을 방출한다.
지표면에 거주하는 인류는 지구의 대기권과 자기장 덕분에 우주방사선으로부터 안전하지만 지상에서 높이 올라갈수록 우주방사선의 위험은 커진다. 항공기 조종사들은 일반인보다 방사능 피폭 정도가 심해진다. 특히 고위도 지역인 북극 항로를 지날 때는 적도에서보다 많게는 5배에 달하는 우주방사선을 쬔다는 주장도 있다.
대기권 밖으로 나가는 우주선을 제작할 때는 일반 항공기보다 높은 차단력을 지닌 특수 재료를 표면에 바른다. 그러나 우주공간에서는 자기장 보호막이 없기 때문에 다양한 우주방사선에 노출될 가능성이 20배 이상 높아진다. 우주비행사가 화성 탐사 임무를 수행하려면 우주공간에 3년 넘게 체류해야 하지만 아직 구체적인 실험 사례가 없다.
이에 NASA와 유럽 우주기구(NSA)는 우주방사선이 우주비행사의 건강에 미치는 영향을 장시간에 걸쳐 조사해 왔다. 실제 뼈와 인조 장기로 만들어진 마네킹을 우주정거장으로 쏘아 올려 방사능 피폭에 따른 피해 정도를 조사하기도 한다.
저준위 우주방사선도 오래 쬐면 질병 생긴다
최근 미국 로체스터대 의료센터는 우주방사선에 노출되면 치매 위험성이 높아진다는 사실을 최초로 밝혀내 긴장을 높였다. 실험을 위해 29마리의 수컷 쥐와 2마리의 암컷 쥐에게 1시버트(Sv)에 해당하는 100센티그레이(cGy)의 철(56Fe) 입자 방사선을 분당 1기가일렉트론볼트(GeV/m)의 강도로 6개월 동안 노출시켰다.
그런데 최근 미국 로체스터대학교 의료센터(URMC)는 우주비행이 알츠하이머병 등 뇌의 인지기능을 저하시키는 질병에 걸릴 확률을 높인다는 연구결과를 발표했다. 지구를 떠나 우주 멀리 여행할수록 많은 양의 은하우주방사선(GCR)에 노출되고 결국 뇌질환이 생긴다는 것이다.
우주비행사는 출발 뿐만 아니라 귀환 때에도 복잡한 계산과 재빠른 판단을 통해 우주선을 조종해야 한다. 인지능력에 문제가 생긴다면 프로젝트가 위험에 처할 수도 있다.
논문의 제목은 ‘알츠하이머병 쥐 실험에서 은하우주방사선이 인지장애와 아밀로이드베타반 축적 증가 유발(Galactic Cosmic Radiation Leads to Cognitive Impairment and Increased Aβ Plaque Accumulation in a Mouse Model of Alzheimer’s Disease)’이며, 미국 공공도서관 발행 온라인 학술지 ‘플러스원(PLoS ONE)’ 최근호에 게재되었다.
우주에서는 지구의 20배 넘는 방사선에 노출돼
할리우드 유명배우 케이트 윈슬렛이 최근 우주여행 티켓을 선물 받아 화제다. 민간 우주업체 버진 갤럭틱(Virgin Galactic)이 선보인 12만4천 파운드(우리돈 약 2억1천만 원) 상당의 여행이다. 오로라가 만들어지는 지표 100킬로미터 상공의 카르만 라인(Karman line)을 넘어 준궤도 우주공간으로 날아가 무중력 체험을 하게 된다. 아직은 향후 실현을 위해 예약만 받고 있는 상태다.
앞으로는 준궤도와 달궤도 뿐만 아니라 지구밖 소행성과 화성에도 우주비행사들이 착륙할 예정이다. 먼 미래에는 SF영화처럼 태양계 바깥에 위치한 천체에까지 진출할 것이다. 이동시간을 단축시킬 수 있는 빠른 우주선을 준비하고 연료 효율만 높이면 가능할 거라는 예상이다.
가장 큰 장애물은 ‘우주방사선(cosmic radiation)’이다. 우주에는 높은 에너지를 지닌 입자나 방사선이 빈번하게 지나간다. 태양 표면의 플레어는 수소 양자가 내는 일시적인 고준위 방사선을 발생시키고, 은하계 항성과 초신성의 폭발은 저준위의 꾸준한 은하우주방사선(GCR)을 방출한다.
지표면에 거주하는 인류는 지구의 대기권과 자기장 덕분에 우주방사선으로부터 안전하지만 지상에서 높이 올라갈수록 우주방사선의 위험은 커진다. 항공기 조종사들은 일반인보다 방사능 피폭 정도가 심해진다. 특히 고위도 지역인 북극 항로를 지날 때는 적도에서보다 많게는 5배에 달하는 우주방사선을 쬔다는 주장도 있다.
대기권 밖으로 나가는 우주선을 제작할 때는 일반 항공기보다 높은 차단력을 지닌 특수 재료를 표면에 바른다. 그러나 우주공간에서는 자기장 보호막이 없기 때문에 다양한 우주방사선에 노출될 가능성이 20배 이상 높아진다. 우주비행사가 화성 탐사 임무를 수행하려면 우주공간에 3년 넘게 체류해야 하지만 아직 구체적인 실험 사례가 없다.
이에 NASA와 유럽 우주기구(NSA)는 우주방사선이 우주비행사의 건강에 미치는 영향을 장시간에 걸쳐 조사해 왔다. 실제 뼈와 인조 장기로 만들어진 마네킹을 우주정거장으로 쏘아 올려 방사능 피폭에 따른 피해 정도를 조사하기도 한다.
저준위 우주방사선도 오래 쬐면 질병 생긴다
최근 미국 로체스터대 의료센터는 우주방사선에 노출되면 치매 위험성이 높아진다는 사실을 최초로 밝혀내 긴장을 높였다. 실험을 위해 29마리의 수컷 쥐와 2마리의 암컷 쥐에게 1시버트(Sv)에 해당하는 100센티그레이(cGy)의 철(56Fe) 입자 방사선을 분당 1기가일렉트론볼트(GeV/m)의 강도로 6개월 동안 노출시켰다.
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| ▲ 100센티그레이(cGy)의 방사선을 6개월 동안 쬔 쥐의 뇌 해마 부위에는 치매의 전조증상인 단백질 반점이 많아졌다. ⓒPLoS ONE |
이후 뇌의 해마 상태를 알려주는 공포조건 실험과 물체인식 테스트를 실시한 결과, 방사선 피폭으로 인해 기억력과 인지기능이 현저히 떨어진 것으로 나타났다. 낮은 수치의 방사선이라도 장기간 노출되면 위험할 수 있다는 의미다.
또한 조직검사를 실시하자 뇌혈관에 정상보다 많은 베타아밀로이드 단백질이 축적되어 반점(plaque)과 같은 퇴행성 뇌신경질환이 발견되었다. 치매를 일으킬 수 있는 알츠하이머병이 시작된 것이다.
게다가 실험쥐들은 신경학적 장애가 발견되기 훨씬 전부터 인지기능에 문제가 생겼다. 우주비행사들이 우주방사선에 노출된다면 의학적으로는 멀쩡해도 실제로는 임무 수행이 어려울 수 있다.
실험에 쓰인 철 입자는 고에너지 고전하 입자(HZE particle)의 일종으로 미국 뉴욕 인근 NASA 우주방사선연구소(SRL)의 입자가속기에서 만들어냈다. 이러한 종류의 우주방사선은 우주선의 철판과 차폐막도 뚫고 지나가기 때문에 아직까지 명확한 차단 방법이 없다.
연구를 진행한 케리 오배니언(Kerry O'Banion) 교수는 로체스터대 발표자료를 통해 “1.8미터 두께의 납이나 콘크리트로 벽을 만들면 막을 수 있다”고 밝혔지만 우주선의 무게가 늘어나 발사가 불가능해지는 것이 문제다.
이번 연구결과로 인해 각국의 우주기구와 민간 항공업체들은 대책 마련에 분주해질 것으로 전망된다. 멀게는 화성 탐사 등 장기간의 우주비행 임무에서 우주비행사들을 보호해야 하며, 가깝게는 높은 고도에서 비행기를 모는 일이 잦은 조종사들의 건강을 책임져야 하기 때문이다.
또한 조직검사를 실시하자 뇌혈관에 정상보다 많은 베타아밀로이드 단백질이 축적되어 반점(plaque)과 같은 퇴행성 뇌신경질환이 발견되었다. 치매를 일으킬 수 있는 알츠하이머병이 시작된 것이다.
게다가 실험쥐들은 신경학적 장애가 발견되기 훨씬 전부터 인지기능에 문제가 생겼다. 우주비행사들이 우주방사선에 노출된다면 의학적으로는 멀쩡해도 실제로는 임무 수행이 어려울 수 있다.
실험에 쓰인 철 입자는 고에너지 고전하 입자(HZE particle)의 일종으로 미국 뉴욕 인근 NASA 우주방사선연구소(SRL)의 입자가속기에서 만들어냈다. 이러한 종류의 우주방사선은 우주선의 철판과 차폐막도 뚫고 지나가기 때문에 아직까지 명확한 차단 방법이 없다.
연구를 진행한 케리 오배니언(Kerry O'Banion) 교수는 로체스터대 발표자료를 통해 “1.8미터 두께의 납이나 콘크리트로 벽을 만들면 막을 수 있다”고 밝혔지만 우주선의 무게가 늘어나 발사가 불가능해지는 것이 문제다.
이번 연구결과로 인해 각국의 우주기구와 민간 항공업체들은 대책 마련에 분주해질 것으로 전망된다. 멀게는 화성 탐사 등 장기간의 우주비행 임무에서 우주비행사들을 보호해야 하며, 가깝게는 높은 고도에서 비행기를 모는 일이 잦은 조종사들의 건강을 책임져야 하기 때문이다.
 저작권자 2013.01.11 ⓒ ScienceTimes |
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