A világűr egyik legnagyobb láthatatlan veszélye meteoritok, a vákuum és a meghibásodott rakéták mellett a az élő szervezetet károsító sugárzás.
A Föld felszínén a bolygónk valóságos védőburokkal vesz körül bennünket. A légkör és a mágneses tér folyamatosan eltéríti vagy elnyeli a világűrből érkező nagy energiájú részecskék jelentős részét. Az űrhajósok azonban minél távolabb merészkednek a Földtől, annál inkább elveszítik ezt a természetes pajzsot.
Összehasonlításképpen: a Nemzetközi Űrállomáson egy hat hónapos küldetés során az űrhajósokat jellemzően körülbelül 80–160 millisievert (0,08–0,16 Sv) sugárzás éri. Az Apollo-holdküldetések résztvevői a rövid utak miatt általában 1–11 millisievert közötti dózist kaptak. A Hold körüli térségben egy hosszabb tartózkodás során évente több száz millisievert sugárterhelés is összegyűlhet, míg egy teljes Mars-expedíció során a legénység várhatóan 600–1200 millisievert, vagyis 0,6–1,2 sievert körüli összdózist kaphat a küldetés időtartamától és a naptevékenységtől függően.
A sugárzás kérdése már az Apollo-program idején is komoly figyelmet kapott. Az Apollo–8, majd később az Apollo–11 és a többi holdküldetés során az űrhajósok áthaladtak a Van Allen-féle sugárzási övezeteken, amelyek a Föld körül csapdába esett töltött részecskékből állnak. Bár az áthaladás viszonylag gyors volt, a küldetések során szerzett adatok rendkívül értékesek lettek a későbbi mélyűri tervek számára. A holdutazások néhány napig tartottak, így a sugárterhelés még kezelhető szinten maradt, de ezek a missziók világosan megmutatták, hogy a Föld védelmét elhagyva az ember teljesen más környezetbe kerül.
A Mars-küldetések esetében a helyzet sokkal összetettebb. Egy oda-vissza út a jelenlegi technológiával akár két-három évig is eltarthat, miközben az űrhajósok folyamatosan ki vannak téve a galaktikus kozmikus sugárzásnak. A NASA Curiosity marsjárójának fedélzetén végzett mérések szerint egy Mars-utazás során összegyűjtött sugárdózis jelentős részét már maga az utazás adhatja, még azelőtt, hogy a legénység elérné a bolygót. A Mars ugyan rendelkezik vékony légkörrel, de globális mágneses tere gyakorlatilag nincs, ezért a felszínen is jóval magasabb a sugárzási szint, mint a Földön.
A hosszú űrutazások során különösen veszélyesek lehetnek a nagy erejű napkitörések. Egy erős részecskevihar néhány óra alatt olyan sugárdózist okozhat, amely megfelelő védelem nélkül komoly egészségügyi kockázatot jelenthet. Emiatt a jövő Mars-űrhajóiban várhatóan külön sugárvédett menedékhelyeket alakítanak ki, ahol a legénység egy napvihar idején biztonságban várhatja ki a veszély elmúltát.
A Föld felszínén egy átlagos ember évente nagyjából 2–3 millisievert (mSv) természetes háttérsugárzásnak van kitéve, bár ez a lakóhelytől függően változhat. Ennek jelentős részét a kozmikus sugárzás, a talajból származó radioaktív anyagok és a radongáz adja. Amint azonban valaki elhagyja a légkör sűrű rétegeit, a sugárzási környezet gyorsan megváltozik. A világűrben az űrhajósokat főként három forrás veszélyezteti: a Napból érkező töltött részecskék, az úgynevezett napkitörésekhez kapcsolódó részecskeviharok, valamint a galaktikus kozmikus sugárzás, amely rendkívül nagy energiájú részecskékből áll és akár az űrhajók falán is képes áthatolni.
A Nemzetközi Űrállomás körülbelül 400 kilométeres magasságban kering, és még mindig a Föld mágneses mezejének védelmében található. Az ott dolgozó űrhajósokat így is jóval több sugárzás éri, mint minket a felszínen. Egy hat hónapos küldetés során akár annyi sugárterhelést is összegyűjthetnek, amennyi több száz mellkasröntgennek felel meg.
Amikor azonban az emberiség elhagyja az alacsony Föld körüli pályát, a helyzet jelentősen megváltozik. A Hold környékén már nincs olyan erős mágneses védelem, amely eltérítené a veszélyes részecskéket. Az űrhajósokat ekkor közvetlenül érik a Napból érkező részecskeviharok és a galaxis objektumainak távoli robbanásai által felgyorsított kozmikus sugárzás. A mérések szerint a Hold térségében a sugárzási szint általában két-háromszor magasabb lehet, mint a Nemzetközi Űrállomáson.
Felmerül a kérdés: mennyi sugárzást bír el egy űrhajós? A válasz nem egyszerű, mert nincs egyetlen univerzális határérték. Az űrügynökségek folyamatosan figyelik minden űrhajós teljes életpálya alatti sugárterhelését. A határ nem egy konkrét szám, hanem annak biztosítása, hogy a sugárzás okozta későbbi egészségügyi problémák – például bizonyos daganatos betegségek – kockázata elfogadható szinten maradjon.
Ezért fordulhat elő, hogy egyes veterán űrhajósok több évnyi összesített időt töltenek az űrben. Az orosz kozmonauta Oleg Kononyenko például már több mint ezer napot töltött Föld körüli pályán. Minden küldetés után részletes orvosi vizsgálatok következnek, és a sugárterhelés adatait gondosan nyilvántartják.
