حماية رواد الفضاء من الإشعاع في مهمة أرتميس 2

مهمة أرتميس 2： رحلة نحو القمر

مع اقتراب موعد مهمة أرتميس 2 - مهمة ناسا التي سترسل أربعة رواد فضاء للدوران حول القمر في أقرب وقت في العام المقبل - تكشف دراسة جديدة عن مدى جودة حماية مركبتها الفضائية أوريون للطاقم.

نتائج دراسة الإشعاع من رحلة أرتميس 1

وتستند هذه النتائج إلى بيانات من رحلة Artemis I، وهي رحلة استغرقت 25 يومًا حول القمر والعودة في أواخر عام 2022. كانت كبسولة أوريون في تلك الرحلة، التي اتبعت مساراً مشابهاً للمسار الذي من المقرر أن تسلكه مركبة أوريون الثانية، بدون طاقم، ولكنها كانت تحمل ضيوفاً خاصين من غير البشر.

تماثيل العرض كوسيلة اختبار للإشعاع

وقد ركب اثنان منهم، وهما تمثالي عارضة أزياء يُطلق عليهما اسم هيلغا وزوهار، كاختبار لمقدار الإشعاع الذي قد يتعرض له رواد الفضاء أثناء مغامرتهم إلى القمر. صُنعت تماثيل العرض من مواد تحاكي الأنسجة الرخوة والأعضاء والعظام الخاصة بالإنسان، وشملت أجهزة كشف لتتبع التعرض للإشعاع على طول الطريق، مثل المركبة الفضائية.

فعالية تقنية التدريع في مركبة أوريون

والآن، أصدر العلماء النتائج الأولى بعد دراسة بيانات الكواشف، والتي نُشرت يوم الأربعاء في مجلة Nature. وتظهر النتائج أن تقنية التدريع المستخدمة في المركبة الفضائية كانت فعالة في التخفيف من الإشعاع الذي تعرضت له المركبة الفضائية خلال الرحلة.

دور وكالة الفضاء الأوروبية في الدراسة

وقال سيرجي فاكير أراوخو، قائد فريق الطب الفضائي في وكالة الفضاء الأوروبية، في بيان: "تمثل مهمة أرتميس 1 خطوة حاسمة في تعزيز فهمنا لكيفية تأثير الإشعاع الفضائي على سلامة البعثات المستقبلية التي ستُرسل إلى القمر".

لم يشارك أراوجو في الدراسة. لكن وكالة الفضاء الأوروبية ساهمت بخمسة مقاييس جرعات متنقلة لقياس الإشعاع في جميع أنحاء المركبة الفضائية أوريون.

مخاوف الإشعاع وتأثيره على رواد الفضاء

وقال أراوجو: "نحن نكتسب رؤى قيّمة حول كيفية تفاعل الإشعاع الفضائي مع درع المركبة الفضائية، وأنواع الإشعاع التي تخترق جسم الإنسان لتصل إلى جسم الإنسان، وأي المناطق داخل أوريون توفر أكبر قدر من الحماية".

درست وكالة ناسا تأثير الإشعاع الفضائي على صحة الإنسان لعقود، ويعود تاريخها إلى أولى البعثات الفضائية المأهولة في الستينيات. كما يتم جمع البيانات بانتظام من رواد الفضاء الذين يقضون من ستة أشهر إلى سنة على متن محطة الفضاء الدولية.

وتبقى المحطة في مدار أرضي منخفض، مما يعني أنها محمية جزئياً بالمجال المغناطيسي للأرض، بالإضافة إلى التدريع الثقيل المدمج في تصميم المختبر المداري. كما يمنع المجال المغناطيسي للأرض وصول الأشعة الكونية إلى رواد الفضاء.

ولكن بالنسبة للبعثات المستقبلية إلى الفضاء السحيق، سيبتعد رواد الفضاء عن حماية الأرض وسيحتاجون إلى الاعتماد على مركبة فضائية محمية بشكل جيد وبذلات فضاء واقية.

ستعرّض البعثات الفضائية طويلة الأمد إلى القمر والمريخ رواد الفضاء لإشعاع الأشعة الكونية، أو الجسيمات عالية الطاقة التي تتحرك عبر الفضاء. وللوصول إلى الفضاء الخارجي، سيتعين على رواد الفضاء أيضاً السفر عبر حزامي فان ألن الأرضيين، وهما نطاقان من الإشعاع يحيطان بكوكبنا مثل الكعك المحلى العملاق، وفقاً لوكالة ناسا.

وقال الباحثون إن أجهزة الاستشعار المدمجة في كبسولة أوريون التقطت للمرة الأولى بيانات إشعاعية مستمرة في الرحلة من الأرض إلى القمر والعودة. وعلى الرغم من وجود بعض البيانات من بعثات أبولو، إلا أنه لم يتم جمعها بشكل مستمر.

ملجأ كوني 'ملجأ العاصفة'

أظهرت أجهزة الاستشعار أن التعرض للإشعاع داخل أوريون تباين بشكل كبير اعتماداً على موقع أجهزة الكشف، وفقاً لمؤلفي الدراسة.

أثناء مرور أوريون عبر أحزمة فان ألن، أظهرت البيانات أن المناطق الأكثر تدريعاً، مثل "ملجأ العاصفة" في الكبسولة، وفرت حماية أكثر بأربعة أضعاف من المناطق الأقل تدريعاً. وحدد الباحثون أن التعرض للإشعاع في هذه المناطق ظل في مستوى آمن لرواد الفضاء لتجنب الإصابة بمرض الإشعاع الحاد.

وقال المؤلف الرئيسي للدراسة ستيوارت جورج، العالم في مجموعة تحليل الإشعاع الفضائي في مركز جونسون الفضائي التابع لناسا في هيوستن، في رسالة بالبريد الإلكتروني: "ملجأ العاصفة هو منطقة ضيقة جداً تستخدم لتخزين إمدادات الطاقم". "لقد وجدنا أن ملجأ العواصف كان أكثر منطقة محمية في المركبة، وهو أمر جيد لأنه مصمم على هذا النحو!"

اعتُبر المرور عبر حزام فان ألن مشابهاً لمرور الطاقم بحدث طقس فضائي.

عندما تقترب الشمس من الذروة الشمسية القصوى - وهي الذروة في دورتها التي تستمر 11 عاماً، والمتوقعة هذا العام - تصبح أكثر نشاطاً، وتطلق توهجات شمسية شديدة وانقذافات كتلية إكليلية. المقذوفات الكتلية الإكليلية عبارة عن سحب كبيرة من الغازات المتأينة التي تسمى البلازما والمجالات المغناطيسية التي تنطلق من الغلاف الجوي الخارجي للشمس.

عندما تتوجه هذه الانفجارات إلى الأرض، يمكن أن تؤثر على المركبات الفضائية والأقمار الصناعية ومحطة الفضاء وحتى شبكة الطاقة الكهربائية على الأرض.

وقال جورج: "ساعدنا ذلك في التحقق من صحة تصميم ملجأنا لحماية الطاقم من أحداث الجسيمات الشمسية النشطة الناجمة عن طقس الفضاء".

وقال جورج إن التعرض للأشعة الكونية، التي يمكن أن تمثل غالبية الإشعاع الذي قد يتعرض له رواد الفضاء في الرحلات الفضائية طويلة المدى، كان أقل بنسبة 60% على متن أرتميس 1 من تلك التي تعرضت لها البعثات السابقة، بما في ذلك البعثات الروبوتية إلى المريخ.

لاحظ الفريق أيضاً مفاجأة في النتائج. فمع مرور أوريون عبر حزام فان ألن، قامت المركبة الفضائية بالانقلاب لإجراء عملية حرق محرك الدفع، مما يضمن أنها كانت على المسار الصحيح. وقال جورج إنه خلال عملية الانقلاب، انخفضت مستويات الإشعاع داخل الكبسولة بنسبة 50% لأن المناورة وضعت المزيد من درع أوريون داخل مسار الإشعاع.

وقال مؤلفو الدراسة إن القياسات التي تم أخذها خلال أرتيميس 1 يمكن أن تفيد في تصميم بعثات رحلات الفضاء البشرية في المستقبل.

التخطيط لمهمة أرتميس 2

إذا حدثت عاصفة شمسية أثناء وجود رواد فضاء أرتميس في الفضاء، فقد تستمر لأيام.

وقد تم تغيير مفهوم ملجأ العاصفة بالنسبة لـ Artemis II لأن الملجأ الأصغر على متن Artemis I قد لا يكون كبيراً بما يكفي للطاقم للقيام بالعمليات العادية إذا اضطروا للبقاء هناك لفترة طويلة خلال عاصفة شمسية، والمعروف أيضاً باسم حدث الجسيمات الشمسية.

"وقال جورج عبر البريد الإلكتروني: "على متن أرتميس 2، سيقوم الطاقم بربط الإمدادات (بالحبال) على الجدار الأقل حماية في المركبة الفضائية أوريون.

"وهذا يعني أنه خلال حدث الجسيمات الشمسية النشطة، سيتمكن الطاقم من استخدام جزء أكبر بكثير من المقصورة مع الاحتفاظ بحماية فعالة من الإشعاع. سيكون من المثير للاهتمام حقاً اختبار ذلك في الفضاء، مع وجود الطاقم في الحلقة."

وصلت المرحلة الأساسية لصاروخ Artemis II القوي إلى مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا في فلوريدا خلال الصيف، ويجري بالفعل تجميع صاروخ Artemis III. يهدف أرتميس 3 - المقرر إطلاقه في عام 2026 - إلى إنزال امرأة وشخص ملون على القطب الجنوبي للقمر لأول مرة.

وفي الوقت نفسه، كان طاقم أرتميس 2، بما في ذلك رواد الفضاء التابعين لوكالة ناسا ريد وايزمان وفيكتور غلوفر وكريستينا كوتش ورائد الفضاء الكندي جيريمي هانسن، يتدربون ميدانياً في أيسلندا. وعلى الرغم من أنهم لن يقوموا بالهبوط، إلا أن الطاقم سيسافرون لمسافة 4600 ميل (7402 كيلومتر) إلى ما وراء الجانب البعيد من القمر لالتقاط صور لملامح سطح القمر مثل الفوهات من المدار.

وقالت كيلسي يونغ، مسؤولة العلوم القمرية في أرتميس 2 ومسؤولة العلوم في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في غرينبيلت بولاية ماريلاند، في بيان: "إن وجود بشر يحملون الكاميرا أثناء المرور على القمر ويصفون ما يرونه بلغة يمكن للعلماء فهمها هو نعمة للعلم."

"إلى حد كبير، هذا ما ندرب رواد الفضاء على القيام به عندما نأخذهم إلى هذه البيئات الشبيهة بالقمر على الأرض."