خطة ناسا لحماية رواد فضاء المريخ من الإشعاع

لم يكن لدى مهمة Artemis I ، التي أكملت مؤخرًا رحلة تجريبية تاريخية حول القمر ، أي رواد فضاء على متنها - ولكن كان لديها اثنان جدًا ركاب خاصون: Helga و Zohar ، زوجان من جذوع وهمية مفصلة للغاية من الناحية التشريحية ، ارتدى أحدهما سترة واقية من الإشعاع خاصة رحلة. مهمتهم؟ قم بقياس التعرض للإشعاع في الفضاء السحيق وحدد ما إذا كانت السترة يمكن أن تساعد في حماية رواد الفضاء من الأخطار غير المرئية في الفضاء.

لمعرفة المزيد حول خطر الإشعاع الفضائي وكيفية حماية رواد الفضاء منه ، تحدثنا إلى الرئيس التنفيذي للشركة التي تصنع السترة ، StemRad ، وكذلك لرائد الفضاء المتقاعد من وكالة ناسا سكوت كيلي ، المخضرم في مهمات محطة الفضاء والمشهور بدوره في البحث في رائد الفضاء صحة.

أخطار الإشعاع غير المرئية

هنا على الأرض ، نحن محميون من الإشعاع الخطير بواسطة الغلاف المغناطيسي للكوكب. يحبس المجال المغناطيسي حول الأرض الإشعاع في منطقتين تسمى أحزمة Van Allen ، مما يجعلها آمنة على السطح. ولكن عندما يتجاوز رواد الفضاء المدار الأرضي المنخفض ، حيث يتعين عليهم زيارة القمر (والمواقع المحتملة الأخرى في النظام الشمسي ، مثل المريخ) ، فإنهم يتعرضون لإشعاع خطير.

على المدى الطويل ، فإن التعرض لهذا الإشعاع - والذي يتكون من جسيمات مشحونة من الشمس تسمى الشمس الرياح والجسيمات المقذوفة في القذف الكتلي الإكليلي والأشعة الكونية - يمكن أن تؤدي إلى مجموعة متنوعة من الصحة مشاكل. والأهم من ذلك ، أن التعرض للإشعاع يزيد من احتمالية إصابة شخص ما بالسرطان أو بأمراض تنكسية مختلفة. هذا هو السبب في أن وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى لديها حد أقصى لمقدار الإشعاع الذي يمكن أن يتعرض له رائد الفضاء على مدار حياته.

تجربة رواد الفضاء في بيئة مدارية مثل محطة الفضاء الدولية أقل بكثير مما قد يختبرونه في رحلة إلى القمر ، ولكن هذا لا يزال كافيًا للتأثير على الطاقم. "في بعض الأحيان يمكنك رؤية الأشعة الكونية تضرب مقلة عينك ، وتدرك أن هذا الإشعاع يمر أيضًا قال سكوت كيلي ، الذي خدم عدة بعثات في محطة الفضاء الدولية ، "جسمك وكذلك عينيك" (ISS). "لذلك فهو شيء أنت على علم به."

المغامرة خارج الغلاف المغناطيسي

مع خطط ناسا لإعادة البشر إلى القمر وإرسال بعثة مأهولة إلى المريخ في نهاية المطاف ، فإن مسألة التعرض للإشعاع تشكل مصدر قلق كبير. استغرقت البعثات السابقة إلى القمر في إطار برنامج أبولو بضعة أيام فقط ، وكان رواد الفضاء كذلك من حسن الحظ عدم تجربة أي أحداث للجسيمات الشمسية أدت إلى ارتفاع مستويات الإشعاع في الوقت الذي كانت فيه بعيد. لكن بالنسبة للبعثات التي تستمر لأسابيع أو حتى شهور ، نحتاج إلى حل لحماية رواد الفضاء من الإشعاع.

وهنا يأتي دور سترة AstroRad. مصنوعة من مادة البوليمر الغنية بالهيدروجين ، تغطي السترة الحوض والجذع ، وتحمي الأعضاء الأكثر عرضة للإشعاع الشمسي. قد يبدو من المدهش أنه يمكن تطبيق الحماية من الإشعاع على أجزاء معينة فقط من الجسم ، و قال الرئيس التنفيذي لشركة StemRad ، أورين ميلشتاين ، إن العديد من العاملين في صناعة الفضاء الذين طرح الفكرة عليهم فوجئوا أيضاً. لكن حماية الجسم بالكامل ستكون مرهقة بشكل لا يصدق ، وستكون أفضل حماية هي شيء يمكن لرواد الفضاء ارتدائه بالفعل ولا يزالون يؤدون وظائفهم.

بدلاً من نهج الكل أو لا شيء ، يمكن للحماية الانتقائية أن توازن بين الفعالية والتطبيق العملي. إذا كان بإمكانك حماية بعض الأعضاء الأكثر ضعفًا ، مثل الرئتين أو أنسجة الثدي ، فيمكنك المساعدة في الحفاظ على سلامة الناس دون إرهاقهم بشكل مفرط.

تصور المخاطر التراكمية

كبشر ، غالبًا ما اعتدنا على التفكير في المخاطر من حيث الخطر المباشر أكثر من التفكير في العملية التراكمية. فكر في الفرق بين الخوف من الطيران وطريقة تفكيرنا في المخاطر الصحية طويلة المدى مثل التدخين. وعندما يتعلق الأمر بالفضاء ، من الطبيعي التفكير في المخاطر من حيث تعطل الصواريخ أو انفجار المركبات الفضائية ، ومن الصعب تخيل شكل التعرض للإشعاع التراكمي.

تتمثل إحدى الطرق الرئيسية لتقليل التعرض التراكمي في توفير حماية جيدة بما يكفي لتوفير بعض الحماية ولكن أيضًا ، بشكل حيوي ، مريحة بدرجة كافية بحيث يرتديها رواد الفضاء. قال كيلي: "نريد شيئًا لا يحميك فحسب ، بل سيكون شيئًا قد ترغب في ارتدائه". وهو عضو في المجلس الاستشاري لـ StemRad ولديه فهم خاص للقضايا الصحية التي تواجه رواد الفضاء حيث كان جزءًا من دراسة التوأم الرائدة لناسا على آثار رحلة الفضاء على جسم الإنسان.

تحمي السترة أجزاء من الجسم مع السماح بحرية الحركة. ويمكن أن تكون فعالة حتى لو تم ارتداؤها لبعض الوقت فقط ، كما أشار ميلشتاين: "إنها ليست كلها أو لا شيء من حيث مدة الاستخدام. يمكنك استخدام المنتج لمدة 70 بالمائة فقط من الوقت وسيظل مفيدًا جدًا. يمكنك خلعه للاستحمام أو القيام بأنشطة شاقة مثل التمارين الرياضية. لأن الإشعاع شيء تراكمي ".

أهمية بيئة العمل

لكي تكون السترة عملية في رحلات الفضاء ، يجب أن يكون رواد الفضاء قادرين على التحرك بحرية أثناء ارتدائها. تم اختبار AstroRad على محطة الفضاء الدولية من قبل خمسة رواد فضاء كانوا يرتدونها ليلًا ونهارًا أثناء قيامهم بواجباتهم المعتادة ، لمعرفة ما إذا كانت تضعف تحركاتهم.

قال ميلشتاين: "بالنسبة للكثير من الأشياء الحيوية مثل الأكل والنوم - الأشياء التي تستغرق الكثير من الوقت - كانت السترة جيدة". ومع ذلك ، فإن السترة أعاقت بعض الحركات مثل رفع أذرعهم ، مما جعل مهام مثل تفريغ شاحنة الشحن أكثر صعوبة.

قال كيلي: "إن تفريغ عربة شحن يمثل تحديًا لأن كل شيء يطفو". "عندما تأخذ مجموعة من العناصر من الحقيبة وتفتح الحقيبة وتبدأ جميعًا في الطفو بعيدًا وعليك إدارة ذلك ، يصبح تحديا ". قال إن التحدي كان في الغالب تحديًا عقليًا ، حيث يتطلب من رواد الفضاء توخي الحذر الشديد و المنهجي او نظامى. لكن أي اصطدام بالحركة سيجعل مهمة صعبة بالفعل أكثر صعوبة.

قال كيلي: "الجاذبية الصغرى تجعل كل شيء تقريبًا أكثر صعوبة".

لجعل السترة مرنة قدر الإمكان دون التضحية بالحماية ، فهي مصنوعة من آلاف الأشكال السداسية ذات الأعماق المتفاوتة والتي يتم تركيبها في شبكة. يسمح هذا لمناطق معينة بالحصول على حماية أكثر سمكًا من غيرها (مثل المزيد من الحماية على الرئتين) بينما تظل مرنة بما يكفي للسماح بالحركة. تأتي السترة حاليًا بمقاسين ، لأجسام الذكور والإناث ، ولكن هناك خططًا لوحدات معيارية النظام الذي من شأنه أن يسمح للسترة بأن تصبح أقصر أو أطول لاستيعاب أحجام مختلفة أكثر جثث.

اختبار الحماية في سيناريو العالم الحقيقي

كانت الاختبارات التي تم إجراؤها على AstroRad على محطة الفضاء الدولية هي فهم مدى راحة وملاءمة السترات لرواد الفضاء ، لكنهم لم يقيموا كمية الإشعاع التي تم حظرها. لذلك ، فإن أفضل طريقة لاختبار فعالية السترة هي رؤيتها في موقف مشابه لمهمة حقيقية مأهولة.

هذا هو السبب في أن مهمة Artemis I ، التي كانت غير مأهولة ، تضمنت الدميتين Helga و Zohar اللتين على شكل جذع ومليئة بأجهزة الكشف. تم تصميم الجذعَين لاكتشاف جزيئات الإشعاع الواردة ، وسيرتدي أحدهما السترة حتى تتمكن الفرق من معرفة مدى فعالية السترة في إيقاف هذا الإشعاع. خلال الرحلة التي تستغرق 25 يومًا من الأرض حول القمر والعودة ، سيتعرضون لنفس البيئة الإشعاعية التي سيكون رواد الفضاء في مهمات مستقبلية.

"لأول مرة على الإطلاق ، سنكون قادرين على تحديد جرعة الإشعاع وتغلغل الإشعاع في الجسم في الفضاء السحيق - وهو أمر لم يتم فعله مطلقًا. وفي الوقت نفسه ، تحقق من صحة إجراء مضاد محتمل ، "قال ميلشتاين. "سيكون كنزًا دفينًا من البيانات حول تعرض الإنسان للإشعاع على مستوى الأعضاء داخل الفضاء السحيق."

ينصب تركيز AstroRad على الحماية من الإشعاعات المؤينة لأنها الأكثر خطورة على صحة الإنسان. لكن هذا الاختبار سيُظهر أيضًا ما إذا كانت السترة فعالة في إيقاف نوع آخر من الإشعاع ، يسمى الأشعة الكونية المجرية. يصعب منع إشعاع الخلفية هذا ، لذا من المحتمل أن تكون الفائدة طفيفة فقط ، لكنها كلها بيانات مفيدة لتدابير الحماية المستقبلية.

سيكولوجية إدارة المخاطر

سيأتي استكشاف الفضاء دائمًا بدرجة من المخاطر ، ويتم تعليم رواد الفضاء تجزئة هذا الواقع كجزء من وظائفهم. أوضح كيلي: "لقد تدربت على التركيز على وظيفتك والأشياء التي يمكنك التحكم فيها ، وتجاهل كل شيء آخر". "أنت على دراية بالمخاطر ولكنك لا تدعها تعيقك."

يعد الإشعاع أحد المخاطر العديدة التي يتعامل معها رواد الفضاء. ومع ذلك ، على عكس المخاطر المباشرة مثل فشل الإطلاق ، فإن الإشعاع هو "هذا الخطر غير المعروف" ، على حد قول كيلي. "إنها مخاطرة مستمرة تعرض نفسك لها لبقية حياتك."

هناك التزام أخلاقي على وكالات الفضاء بالحفاظ على رواد الفضاء بأمان قدر المستطاع من حيث المخاطر المباشرة والتأثيرات الصحية طويلة المدى. بالنسبة لبعثات Artemis إلى القمر وللاستكشافات المستقبلية التي يقوم بها الطاقم في أماكن أبعد ، ستكون الحماية من الإشعاع جزءًا مهمًا من ذلك.

بالنسبة لكيلي ، فإن مفتاح نهجه في إدارة المخاطر هو التوازن ، والذي يتضمن التخفيف من تلك المخاطر التي يمكن التعامل معها والتعامل مع تلك التي لا يمكن التعامل معها. قال: "نجعلها آمنة قدر الإمكان في حدود المعقول". "إذا كنت تريد أن تكون الأشياء آمنة بنسبة 100٪ ، فلن تغادر منزلك أبدًا."

توصيات المحررين

• ناسا تعيد الاتصال بطائرة هليكوبتر المريخ بعد تسعة أسابيع من الصمت
• سيعيش متطوعو ناسا في موطن محاكاة للمريخ لمدة عام كامل
• كيف تشاهد رائدي فضاء أمريكيين يسيران في الفضاء في محطة الفضاء الدولية يوم الجمعة
• فقدت وكالة ناسا الاتصال بطائرة هليكوبتر Mars Ingenuity لمدة أسبوع - لكن لا بأس بذلك الآن
• تتضمن نصائح ناسا لمراقبة السماء لشهر يونيو (حزيران) كوكب المريخ في خلية النحل