高空“危机”！致空乘患癌的宇宙辐射究竟有多厉害？

最近一则新闻引起了我们的注意，大韩航空公司有位乘务员因胃癌去世，并被韩国有关部门首次认定为宇宙辐射工伤。什么是宇宙辐射？难道长期坐飞机会有致癌风险吗？

01 宇宙辐射：看不见的“隐形杀手”？

首先要肯定地说，地球所在的宇宙空间中的确存在着多种辐射。根据维基百科的解释，辐射是在空间或材料介质中以波或者粒子的形式发射或传输能量的过程。通俗一点说，辐射是一种传播中的能量，通常以电磁波或者粒子的形式存在。

虽然根据波粒二相性原理，电磁波很多时候也可以被视为粒子，或者是由光子组成，在经典物理的范畴里，波和粒子是完全不同的存在， 而且他们的辐射特性也有很大的差别。

说起辐射，我总想起前段时间上映的电影《宇宙探索编辑部》。主人公总是手拿一个探索设备，时不时会发出滴滴的响声。这个会发声的设备是一个探索粒子辐射的装置，学名叫盖革计数器。当有粒子辐射靠近的时候会发出响声，并开始计数。当然现在的辐射探索装置看起来要先进很多，还可以通过电子显示屏显示辐射粒子的强度。这种测量都是针对粒子辐射的。

主人公手里拿老式的盖革计数管

图片来源：豆瓣电影（官方剧照）

新式辐射测量装置

图片来源：作者提供

日常生活中我们经常到粒子辐射的机会很少，只有去医院做相关的检测才有可能。另一种电磁辐射接触的机会很多，小到手机、电脑、微波炉，大到通信基站都会产生电磁辐射。不过相比之下，这些电磁辐射的强度远远比不上太阳的辐射强度，所以并不用担心；需要担心的是另一种辐射威胁——来自太空的宇宙高能粒子辐射。

地球作为宇宙的一个微小组成部分，无时无刻不在接触宇宙中那些带有穿透能力的微小粒子。他们可能是太阳风暴时发射出的高能带电粒子， 也可能是来源于太阳系之外的银河宇宙线。

所谓的高能粒子，单个重量远小于1纳克，所以虽然运动速度接近光速，但单个粒子的能量并不大，通常用电子伏来作为能量计量单位，常见的高能粒子包括MeV （百万）或者GeV（10亿电子伏）, 虽然这点能量连一个鸡蛋都煮不熟，但在微观粒子家族中，他们也算的上是高能量了，所以被称为“高能粒子”。

理解高能粒子的速度，不妨做一个简单的比较：一个重量约30克的蛋糕，如果运行速度和1个GeV 的质子相同，蛋糕所携带的动能大致相当于1000枚广岛原子弹爆炸产生的能量。

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宇宙高能粒子会对人体会产生伤害。但得益于地球磁场和大气层的保护，来到地表的高能粒子辐射已经大大减弱。不过对于宇航员来说，进入强辐射的太空，则必须需要具有防护功能的航天器舱体和舱外航天服，来阻挡绝大部分的宇宙射线，科研人员也会对航天员进行辐射剂量检查，以确保他们的身体健康。

02 坐飞机的辐射量比X光更大？途径极区的航线需要注意

既然如此，飞机上的乘务员怎么又会因此而患癌呢？一般来说，飞机飞行高度的辐射虽然比地面高，不过并不致命。普通人乘坐飞机的时间少，所受的辐射并不足以致病；空乘人员常年飞行，所受到的辐射剂量肯定是超过普通人的。

我们通常采用生物学辐射剂量单位西韦（Sv）来衡量辐射的健康风险。以胸部X光片为例，拍片每次曝光时间为0.2秒左右，辐射剂量大约为0.02mSv（1Sv=1000mSv），而一次越洋航班上的宇宙线辐射约为0.03mSv。

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由于空乘这个职业的特殊性，的确比一般人更容易暴露在宇宙辐射下。这名患癌的乘务员，从1995年到2021年平均每年飞行1022小时，其中约一半航线都是经由北极飞往美洲和欧洲的远程航班。在地磁暴发生时，太阳风中的高能粒子能够通过极区大量进入，产生美丽的极光，同时飞越极区所承受的辐射强度会远大于平时。通常航空公司会在地球磁暴发生的时候选择避开极区航线，以保护飞机上乘客的安全。

综合考虑远程飞行及不规律饮食等因素，韩国有关部门认定该乘务员的病与工作存在一定程度的因果关系。这样看来“宇宙辐射工伤”的结论是合理的。空乘人员需要控制自己的飞行时间，以免遭受过度的辐射。另一方面，普通人在飞越极区航线的时候也需要关注空间天气。

03 辐射：别再骂我了，我也很委屈

看到这里，恐怕会引起更多人散布“辐射有害”的谣言了。所以必须强调：Duck不必！我们生活在地球本身，就是在被自然辐射源包裹的环境中。甚至此刻正在看文章的你，也是一个辐射源。

人体内含有碳-14和钾-40，会放射出β射线与γ射线。一个人每年受到自己的辐射大约在0.4mSv级别——当然，你也会对其他人产生微量的辐射。联合国原子辐射效应科学委员会的报告指出天然本底辐射每年对个人的平均辐射剂量约为2.4mSv/年，在我国，根据国家标准GB 18871—2002规定，对普通人，每年有效剂量是1mSv，只要不超过这个限值，都不用担心健康风险。

上文提到的电影中还有一个非常“流行”的说法：老式的显像管电视上的雪花点就是宇宙背景辐射。事实上，雪花点的产生可能更多是显像管本身的噪声，跟宇宙背景辐射并没有关联，产生这个误会的原因可能是我们经常用类似的点状分布图来表示宇宙背景辐射，看起来和电视屏幕上的雪花点还真有点象，也难怪会有人误会了。

老式电视机上的雪花点

图片来源：豆瓣电影（官方剧照）

欧洲航天局2013发布的根据“普朗克”太空探测器传回数据绘制的宇宙微波背景辐射图，这幅迄今最精确的反映宇宙诞生初期情形的全景图几近完美地验证了宇宙标准模型。

图片来源：新华社

本文作者：刘勇 中国航天科普大使，中国空间科学学会科普工作委员会主任

审核专家：周煦之 北京大学地球与空间科学学院研究员

出品：科普中国

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