בריקנות העצומה של החלל, שתי צורות של אסטרונאוטים של קרינה מאיימת: קרניים קוסמיות מפלגות בגלקסיה במהירות קרובה לאור, בעוד שפעילות סולארית מייצרת צורת קרינה מאופקת יותר. שניהם מהווים בעיה עבור מטיילים בחלל, וגורמים לתנאים הנעים בין ראייה לקויה לסרטן.
קרינה זו אינה מהווה בעיה כאן בכדור הארץ בזכות האווירה המגנה של כדור הארץ, החוסמת את הגרוע בה. אולם עדיין אין למהנדסים שיטות יעילות להגן על אסטרונאוטים מפני הסכנות הללו, וזה מוסיף רמה נוספת של סיכון לתוכניות שכבר מסוכנות לשלוח בני אדם למאדים למסע של שלוש שנים עד שנות ה- 2030.
"יכול להיות שיש סיכונים ברמת המשימה שמסכמים את המשימה, פשוטו כמשמעו - המשימה כולה, ולא רק האסטרונאוטים הבודדים - אם אחד או יותר מאנשי צוות אינם מסוגלים, " אומר מומחה הקרינה רון טרנר, יועץ מדעי בכיר במכון לנאס"א מושגים מתקדמים באטלנטה החוקרים אסטרטגיות לניהול סיכונים למשימות חלל אנושיות. "חשוב שנשיג נתונים אלה בעשר השנים הבאות כדי שנוכל לתכנן זהירות למשימת מאדים עתידית."
השמש משילה כל הזמן חלקיקים אנרגטיים דרך רוח השמש. ורמות של חלקיקים אלה עולים ויורדים במהלך מחזור השמש של 22 השמש. סערות שמש גם יכולות להשליך נפיחות ענקיות של חלקיקים טעונים לחלל, כאשר השיא בן 11 השנים מניב את הפעילות הגדולה ביותר. הקרינה החזקה לא יכולה רק להגביר את הסיכונים לטווח הארוך, אלא גם לגרום לבעיות מיידיות כמו הקאות, עייפות ובעיות ראייה.
בדומה לפעילות סולארית, לקרניים הקוסמיות יש פוטנציאל לגרום לסרטן. חלקיקים אלה בעלי אנרגיה גבוהה ומהירות גבוהה מקורם מחוץ למערכת השמש ויכולים לפגוע קשה בתאים אנושיים. אולם בשונה מקרינה מהשמש, קרניים קוסמיות יכולות גם להצית השפעות ניווניות לטווח הארוך בעודן בחלל, כולל מחלות לב, הפחתת יעילות מערכת החיסון ותסמינים נוירולוגיים הדומים לאלצהיימר.
בלי האטמוספרה של כדור הארץ שתגן עליהם, האסטרונאוטים שעל סיפונה של תחנת החלל הבינלאומית כבר צריכים להתמודד עם סכנות הקרינה הללו. הם יכולים לחפש מחסה בחלק מוגן יותר של הספינה כאשר השמש משחררת פרץ קרינה חזק במיוחד. אולם הימנעות מהתקפה מתמדת ויציבה של קרינה קוסמית מהווה אתגר גדול יותר. ואף אחד ב- ISS טרם חווה את סכנות הקרינה המלאות שנראו במשימה לשלוש שנים למאדים ובחזרה; משך הזמן המרבי שמישהו בילה בתחנת החלל הוא 14 חודשים.
טרנר עבה יכול לסייע בחסימת קרניים קוסמיות נמוכות מאנרגיה, אך כל קרניים המונעות על ידי כוח גבוה יכולות לעבור דרכה, מציין טרנר. בנוסף, הכפלה של עובי נומינלי של גוף חללית רק מקטינה את האיום על האסטרונאוטים בכ -10 אחוזים, מספר שתלוי באופי של קרניים וגם במגן. מיגון נוסף זה מוסיף גם משקל לחללית, ומגביל את מה שניתן להקדיש לאספקה למדע ולהישרדות.
טרנר אומר שהדרך הטובה ביותר למתן את הסכנה מפני קרניים קוסמיות לא תגיע מהגנה. במקום זאת, הוא חושב שהפתרון יבוא מצמצום הזמן בו אסטרונאוטים מבלים בנסיעות לעולמות אחרים וממנה. ברגע שבני האדם יגיעו למאדים, חלקו הגדול של כדור הארץ יספק הגנה משמעותית, ובאופן יעיל את כמות הקרינה שעוברת אותו. בעוד שהאטמוספרה הדקה של מאדים לא תספק אותו מגן כמו שכבת הגזים העבה של כדור הארץ, היא גם תפחית את הקרניים הקוסמיות שמגיעות לחוקרים על פני השטח.
כדי להבין כיצד קרני הקוסם ישפיעו על חוקרים אנושיים, על המדענים תחילה למדוד את תכונות השדה המגנטי של השמש בזמן נתון. "ככל שאנו מכירים יותר טוב את סביבת הקרינה הקוסמית הגלקטית שאליה אנו שולחים את האסטרונאוטים שלנו, כך נוכל לתכנן משימות טובות יותר ולהבין את השפעת המשימה על האסטרונאוטים", אומר טרנר. עם מידע זה, החוקרים עשויים להיות מסוגלים לחזות את השפעות הקרינה הקוסמית שנה-שנתיים לפני שהמשימה תפתח, ומאפשרת תכנון טוב יותר למזג אוויר ספציפי בחלל. זה יהיה כמו לדעת אם סערה מתקרבת על כדור הארץ הייתה הוריקן או סופת רעמים; המידע יכול לעזור בעת התאמת אמצעי הגנה.
מדענים מקבלים כעת הבנה טובה יותר כיצד נראות קרניים קוסמיות מחוץ למגן ההגנה של השמש באמצעות נתונים שנאספו על ידי חללית Voyager 1, שעזבה את מערכת השמש בשנת 2012. זה אמור לעזור להם להבין טוב יותר כיצד הפעילות השמשית המשתנה משפיעה על קרניים.
בתוך ההליוספרה, מערכת השמש מוגנת חלקית מפני קרניים קוסמיות. (מעבדת הדימויים הרעיוניים של וולט פיימר / NASFC GSFC) וויאג'ר 1 "הוא הכלי היחיד שהאנושות עשתה שהצליח להיכנס למדיום הבין-כוכבי, החלק האחד בו אנו נמצאים מחוץ להשפעת השדה המגנטי הסולארי", אומר איליאס צ'וליס, חוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת ג'ונס הופקינס ב מרילנד.
בעוד שוויאג'ר 1 בודק את הקרינה הקוסמית מחוץ להישג ידה של השמש, מכשירים כמו מטען המשבר הרוסי מבוסס על חקר אנטי-חומר וגרעיני אור אסטרופיזיקה (PAMELA) והספקטרומטר Alpha Magnetic (AMS) על גבי ה- ISS מדגמים אותו מתוך השמש. מערכת. השוואת מדידות מכל אחד מהמקורות הללו עוזרת לכוליס ולחוקרים אחרים להבין כיצד פעילות השמש שינתה את הקרינה המסוכנת בעבר וכיצד היא יכולה לשנות את הקרינה במחזורי השמש העתידיים. יחד, החלליות והמכשירים הללו מגדילים את כמות המידע על קרניים קוסמיות וזה ישתפר רק ככל שיעבור הזמן.
כוליס ועמיתיו, למשל, השתמשו לאחרונה בנתונים חדשים מ- Voyager 1 כדי לשנות נוסחאות קיימות המתארות כיצד השדה המגנטי של השמש משפיע על קרניים קוסמיות. קרניים קוסמיות רבות נובעות מסופרנובות - פיצוץ של כוכב מסיבי ששולח חלקיקים טעונים שיורים החוצה. שלא כמו האור מהפיצוץ, החומר האנרגטי אינו נע בקו ישר אלא במקום זאת מקפיץ גז ואבק בחלל במה שתיאר Cholis כ" סוג של זיגזג מאוד. " זה יכול להקשות על הקביעה מאיפה קרניים קוסמיות אינדיבידואליות, במיוחד ברגע שהם עוברים למערכת השמש.
ביציאה מחוץ להשפעת השמש, קיוליס ועמיתיו קיוו לעשות עבודה טובה יותר בזיהוי המקור ותכונות הקרניים. לא רק זה יעזור להם ללמוד יותר מאיפה מגיעים החלקיקים האנרגטיים, אלא זה יכול גם לשפר את ההבנה של השפעותיהם על בני אדם, במיוחד על אלה שנוסעים בחלל.
קרינה היא "סיכון שעלינו ללמוד עליו יותר בעשור הבא כדי שנוכל לעשות את ההפחתה הראויה, כדי שנוכל לעשות את המיטב שאנחנו יכולים עבור האסטרונאוטים שעתידים לסכן את חייהם בגלל מספר איומים שונים "אומר טרנר. אבל הפיתרון האופטימלי עשוי להיות זה שנראה לעת עתה קשה - ללכת מהר יותר ולהימנע ככל האפשר מקרינה. לדבריו, " המפץ הטוב ביותר לדולר הוא הנעה מתקדמת, לא מיגון. "
