התוכנית של נאס"א להגן על האסטרונאוטים של מאדים מפני קרינה

למשימת ארטמיס I, שהשלימה לאחרונה טיסת ניסוי היסטורית סביב הירח, לא היו אסטרונאוטים על הסיפון - אבל היו לה שניים מאוד נוסעים מיוחדים: הלגה וזוהר, זוג גופי דמה בעלי פרטים אנטומית, שאחד מהם לבש אפוד מגן קרינה מיוחד עבור מסע. המשימה שלהם? מדוד את החשיפה לקרינה בחלל העמוק וקבע אם אפוד יכול לעזור להגן על אסטרונאוטים מהסכנות הבלתי נראות של החלל.

כדי ללמוד עוד על האיום של קרינת החלל וכיצד להגן על אסטרונאוטים מפניה, שוחחנו עם מנכ"ל החברה שמייצרת את האפוד, StemRad, כמו גם לאסטרונאוט של נאס"א בדימוס סקוט קלי, ותיק במשימות תחנות חלל שידוע בתפקידו במחקר על אסטרונאוט בְּרִיאוּת.

הסכנות הבלתי נראות של קרינה

כאן על כדור הארץ, אנו מוגנים מקרינה מסוכנת על ידי המגנטוספירה של כוכב הלכת. השדה המגנטי סביב כדור הארץ לוכד קרינה לשני אזורים הנקראים חגורות ואן אלן, מה שהופך אותה לבטוחה עבורנו על פני השטח. אבל כאשר אסטרונאוטים עוברים מעבר למסלול נמוך של כדור הארץ, כפי שהם חייבים לבקר בירח (ובמקומות פוטנציאליים אחרים במערכת השמש, כמו מאדים), הם נחשפים לקרינה מסוכנת.

בטווח הארוך, חשיפה לקרינה זו - המורכבת מחלקיקים טעונים מהשמש הנקראים שמש רוחות, חלקיקים שנפלטים בפליטות מסה עטרה וקרניים קוסמיות - יכולים להוביל למגוון של בריאות בעיות. באופן משמעותי ביותר, חשיפה לקרינה מעלה את הסבירות שמישהו יפתח סרטן או מחלות ניווניות שונות. זו הסיבה שלנאס"א ולסוכנויות חלל אחרות יש מגבלה על כמות הקרינה שאסטרונאוט יכול להיחשף במהלך חייהם.

החשיפה שחווים אסטרונאוטים בסביבה מסלולית כמו תחנת החלל הבינלאומית הרבה פחות ממה שהם יחוו בטיול לירח, אבל זה עדיין מספיק כדי להשפיע על הצוות. "לפעמים אתה יכול לראות קרניים קוסמיות פוגעות בגלגל העין שלך, ואתה מבין שזו קרינה והיא גם עוברת הגוף שלך כמו גם העיניים שלך", אמר סקוט קלי, ששירת מספר משימות בתחנת החלל הבינלאומית (ISS). "אז זה משהו שאתה מודע אליו."

יציאה מעבר למגנטוספירה

עם התוכניות של נאס"א לשלוח בני אדם בחזרה לירח ובסופו של דבר לשלוח משימה צוותת למאדים, סוגיית החשיפה לקרינה היא דאגה גדולה. משימות קודמות לירח במסגרת תוכנית אפולו נמשכו ימים ספורים בלבד, והאסטרונאוטים היו מזל שלא לחוות אירועי חלקיקי שמש שהעלו את רמות הקרינה בתקופה שבה היו רָחוֹק. אבל למשימות שנמשכות שבועות או אפילו חודשים, אנחנו צריכים פתרון להגנה על אסטרונאוטים מקרינה.

זה המקום שבו אפוד AstroRad נכנס לתמונה. עשוי מחומר פולימרי עשיר במימן, האפוד מכסה את האגן והגו, מגן על האיברים הפגיעים ביותר מקרינת השמש. זה אולי נראה מפתיע שניתן להחיל הגנה מפני קרינה רק על חלקים מסוימים בגוף, וכן מנכ"ל StemRad, אורן מילשטיין, אמר שרבים מאלה בתעשיית החלל שהציג בפניהם את הרעיון הופתעו גַם. אבל הגנה על הגוף המלא תהיה מסורבלת להפליא, וההגנה הטובה ביותר תהיה משהו שאסטרונאוטים באמת יכולים ללבוש ועדיין לעשות את עבודתם.

במקום גישה של הכל או כלום, הגנה סלקטיבית יכולה לאזן בין יעילות ומעשיות. אם אתה יכול להגן על כמה מהאיברים הפגיעים ביותר, כמו ריאות או רקמת שד, אתה יכול לעזור לשמור על בטיחות האנשים מבלי להכביד עליהם יתר על המידה.

המשגה של סיכונים מצטברים

כבני אדם, לעתים קרובות אנו רגילים יותר לחשוב על סיכון במונחים של סכנה מיידית מאשר תהליך מצטבר. חשבו על ההבדל בין הפחד מטיסות לעומת הדרך בה אנו חושבים על סכנות בריאותיות ארוכות טווח כמו עישון. וכשזה מגיע לחלל, טבעי לחשוב על סכנות במונחים של כישלון רקטות או התפוצצות חללית, וקשה יותר לדמיין איך נראית חשיפה מצטברת לקרינה.

אחת הדרכים המרכזיות להפחתת החשיפה המצטברת היא ליצור הגנה טובה מספיק כדי להציע הגנה מסוימת, אבל גם, חיונית, נוחה מספיק כדי שאסטרונאוטים ילבשו אותה. "אנחנו רוצים משהו שלא רק יגן עליך, אלא יהיה משהו שהיית רוצה ללבוש", אמרה קלי. הוא חבר במועצה המייעצת של StemRad ויש לו הבנה מיוחדת של הבעיות הבריאותיות העומדות בפני אסטרונאוטים כפי שהיה חלק מחקר התאומים פורץ הדרך של נאס"א על ההשפעות של טיסה בחלל על גוף האדם.

אפוד מגן על חלקי הגוף ועדיין מאפשר תנועה חופשית. וזה יכול להיות יעיל גם אם הוא נלבש רק חלק מהזמן, כפי שציין מילשטיין: "זה לא הכל או אף אחד מבחינת משך השימוש. אתה יכול להשתמש במוצר רק 70 אחוז מהזמן וזה עדיין יהיה מועיל מאוד. אתה יכול להוריד אותו כדי להתקלח או לעשות פעילויות מאומצות כמו פעילות גופנית. כי קרינה היא דבר מצטבר".

החשיבות של ארגונומיה

כדי שאפוד יהיה מעשי בטיסות לחלל, אסטרונאוטים צריכים להיות מסוגלים לנוע בחופשיות בזמן שהם לובשים אותו. ה- AstroRad נוסה ב- ISS על ידי חמישה אסטרונאוטים שלבשו אותו יום ולילה בזמן ביצוע תפקידם הקבוע, כדי לראות אם הוא פגע בתנועותיהם.

"עבור הרבה מהדברים החיוניים כמו אכילה ושינה - דברים שגוזלים הרבה זמן - האפוד היה בסדר", אמר מילשטיין. עם זאת, האפוד אכן הפריע לתנועות מסוימות כמו הרמת זרועותיהם מעל הראש, מה שהקשה על משימות כמו פריקת רכב מטען.

"פריקת רכב מטען היא מאתגרת כי הכל צף", אמר קלי. "כשאתה מוציא חבורה של פריטים מתיק ואתה פותח את השקית וכולם מתחילים לצוף משם ואתה צריך לנהל את זה, זה הופך לאתגר". לדבריו, האתגר הוא בעיקרו אתגר נפשי, מכיוון שהוא דורש מהאסטרונאוטים להיות זהירים במיוחד שִׁיטָתִי. אבל כל פגיעה בתנועה תקשה על משימה קשה ממילא.

"מיקרו-כבידה מקשה על הכל כמעט לעשות", אמר קלי.

כדי להפוך את האפוד לגמיש ככל האפשר מבלי לוותר על הגנה, הוא עשוי מאלפי משושים בעומקים משתנים המותאמים לרשת. זה מאפשר לאזורים מסוימים לקבל הגנה עבה יותר מאחרים (כגון הגנה רבה יותר על הריאות) תוך שהם עדיין גמישים מספיק כדי לאפשר תנועה. האפוד מגיע כרגע בשני גדלים, לגוף זכר ונקבה, אך יש תוכניות לגוף מודולרי מערכת שתאפשר לאפוד להיות קצר יותר או ארוך יותר כדי להתאים לגדלים שונים יותר גופים.

בדיקת הגנה בתרחיש אמיתי

הבדיקות שבוצעו ב-AstroRad ב-ISS נועדו להבין את הנוחות וההתאמה של האפודים לאסטרונאוטים, אך הם לא העריכו את כמות הקרינה שנחסמה. לשם כך, הדרך הטובה ביותר לבחון את יעילות האפוד היא לראות אותו במצב דומה למשימה אמיתית של צוות.

לכן משימת ארטמיס I, שלא צויתה, כללה את שתי הבובות הלגה וזוהר שהן בצורת פלג גוף עליון ומלאות בגלאים. שני הטורסו נועדו לזהות חלקיקי קרינה נכנסים, ואחד ילבש את האפוד כך שהצוותים יוכלו לראות עד כמה האפוד יעיל בעצירת הקרינה הזו. במהלך הטיסה של 25 יום מכדור הארץ סביב הירח ובחזרה, הם ייחשפו לאותה סביבת קרינה שאסטרונאוטים יהיו במשימות עתידיות.

"בפעם הראשונה אי פעם, נוכל לכמת את מנת הקרינה ואת חדירת הקרינה לגוף בחלל העמוק - דבר שמעולם לא נעשה. ובאותו הזמן, תקף אמצעי נגד פוטנציאלי", אמר מילשטיין. "זה הולך להיות אוצר של נתונים על רגישות האדם לקרינה ברמת האיברים בחלל העמוק."

ההתמקדות של AstroRad היא בהגנה מפני קרינה מייננת מכיוון שזו המסוכנת ביותר לבריאות האדם. אבל בדיקה זו תראה גם אם האפוד יעיל בעצירת סוג אחר של קרינה, הנקראת קרניים קוסמיות גלקטיות. קשה לחסום קרינת רקע זו, כך שהתועלת תהיה ככל הנראה מינורית בלבד, אך הכל מידע שימושי לאמצעי הגנה עתידיים.

הפסיכולוגיה של ניהול סיכונים

חקר החלל תמיד יגיע עם מידה של סיכון, ואסטרונאוטים מלמדים למדר את המציאות הזו כחלק מעבודתם. "אתה מאומן להתמקד בעבודה שלך ובדברים שאתה יכול לשלוט בהם, ולהתעלם מכל השאר", הסבירה קלי. "אתה מודע לסיכון אבל אתה לא נותן לו לבטל אותך."

קרינה היא רק אחד מהסיכונים הרבים שאיתם מתמודדים אסטרונאוטים. עם זאת, בניגוד לסיכונים מיידיים כמו כשלים בשיגור, קרינה היא "הסיכון הלא ידוע הזה", אמר קלי. "זה סיכון מתמשך שאתה חושף אליו את עצמך למשך שארית חייך."

יש חובה מוסרית על סוכנויות החלל לשמור על האסטרונאוטים שלהם בטוחים ככל האפשר הן מבחינת סיכונים מיידיים והן מבחינת השפעות בריאותיות ארוכות טווח. עבור משימות ארטמיס לירח ועבור חיפושי צוות עתידיים רחוקים יותר, הגנת קרינה תהיה חלק חשוב מכך.

עבור קלי, המפתח לגישתו לניהול סיכונים הוא איזון, הכרוך בהפחתת הסיכונים שאיתם ניתן להתמודד וטיפול באלו שאינם יכולים להיות. "אנחנו עושים את זה בטוח ככל האפשר ובאופן סביר", אמר. "אם היית רוצה שהדברים יהיו בטוחים ב-100%, לעולם לא היית עוזב את הבית שלך."

המלצות עורכים

• נאס"א מחזירה את הקשר עם מסוק מאדים לאחר תשעה שבועות של שקט
• מתנדבי נאס"א יחיו בבית גידול מדומה של מאדים במשך שנה שלמה
• איך לצפות בשני אסטרונאוטים אמריקאים בטיול חלל ב-ISS ביום שישי
• נאס"א איבדה קשר עם מסוק Mars Ingenuity במשך שבוע - אבל זה בסדר עכשיו
• הטיפים של נאס"א לצפייה בשמיים ביוני כוללים את מאדים בכוורת