איך הקרינה סביב הירח משתפרת והאם היא מסוכנת יותר
מחקרים חדשים שבוצעו באמצעות משטחים דמויי אדם שחלפו סביב הירח במהלך משימת ארטמיס I של נאס"א מצאו כי הפיזור של הקרינה בגוף האדם המלאכותי מתאפיין בחלוקה אחידה הרבה יותר מאשר בסביבת תחנת החלל הבינלאומית. תוצאות אלה, שפורסמו בכתב העת Radiation Measurements, מצביעות גם על כך שהפער בין הקרינה במעגל המסלול של כדור הארץ לבין החלל סביב הירח קטן יותר ממה שחשבו במקור.
העובדה הזאת משמעותית במיוחד כעת, שכן הירח חוזר לתוך לוח הזמנים של טיסות החלל האנושיות. ארבעה אסטרונאוטים טסו סביב הירח במשימת ארטמיס II באפריל האחרון, ונאס"א מכוונת לנחיתה על הירח עם צוות באירוע ארטמיס IV שצפוי להתרחש בשנת 2028, לאחר ששינו את תכנית המשימות שהייתה מתוכננת מראש, על פי דיווח ל-FOX Weather. כל אחת מהקבוצות שתקח חלק במשימות הללו תבלה ימים מחוץ לשטח ההגנה המגנטי של כדור הארץ.
בוטים בתוך שני מודלים אנושיים דמויי אדם
הנתונים שהתקבלו מבוססים על ניסוי הקרינה של מיזם Matroshka AstroRad (MARE), שמופעל על ידי המרכז הגרמני לחקר החלל (DLR). במסגרת משימת ארטמיס I, הועלו שני דגמי נשים, בשם הלגה וזוהר, המיוצרים מחומרים המדמים עצמות, רירית ואיברים בגוף האדם. זוהר לבשה אפוד ממתכת פוליאתילן שמגן מקרינה, כדי לאפשר השוואה בין גופים מוגנים לבלתי מוגנים, על פי ההודעה של הסוכנות האירופית לחלל.
חוקרים מאוניברסיטת הפיזיקה הגרעינית של האקדמיה הפולנית למדעים, בקרקוב, הוסיפו עשרות גבישים ממתכת הליום-פלואוריד ומאות חיישני תרמולומיניסנט שהושתלו בתוך מודלי האדם. גבישי ההליום-פלואוריד תיעדו את המסלולים של חלקיקים בודדים שמרגע לרגע נרשמים תחת מיקרוסקופ פלורסנטי.
פרופ' פאבל בילסקי, שעומד בראש הצוות המחקרי, מציין שהגבישים מתנהגים בדומה למצלמה. הוא אמר ל-ScienceDaily כי תוצאות המחקר תואמות את המוכרים כבר ממצפני המסלול הסטנדרטיים בתוך סטיית תקן של כ-15% בטווח האנרגיה המשותף שלהם. בנוסף, הגבישים החדשים מצליחים להיראות גם מסלולים שהיו קודם בלתי נראים.
קרינה קוסמית במקום פרוטונים שנתפסו
ההבדל בין הקרינה שמגיעה מחלל סביב הירח לבין זו שנמצאת במסלול סביב כדור הארץ נובע מסוג החלקיקים שמגבילים את הקרינה. במעגל המסלול של התחנה הבינלאומית, רוב הקרינה נובעת מחלקיקים פרוטונים חלשים שנלכדים באזור הקרינה של ואן אלן. פרוטונים אלה נפסקים מהר יחסית בגוף, כך שאזורים קרובים לפני השטח סופגים יותר קרינה מאיברים עמוקים יותר.
לעומת זאת, סביב הירח, תופעת זאת כמעט שאינה קיימת. במקום זאת, משתלטות הקרינה הקוסמית הגלקטית, חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה שמגיעים מחוץ למערכת השמש. חומרים אלה חודרים דרך הגוף ומפיצים את האנרגיה שלהם באופן שווה, לכן הפיזור של הקרינה שווה כמעט בכל חלקי הגוף — מהעור ועד לאיברים הפנימיים.
פרופ' בילסקי מציין שהעלייה הכמותית רלוונטית ביחס בין החלל סביב הירח למעגל כדור הארץ היא פחות משמעותית ממה שציפו מבדיקה מוקדמת. לדבריו, "העלייה במדדים הייתה פחות ממה שחשבו," ומדגיש שזהו בשורה טובה אך אינה מעידה על מצב בריאותי תקין מלא.
הקרינה הקוסמית כוללת גם אטומים כבדים מאוד שמסוגלים לפגוע ב-DNA — תהליך שהינו מסוכן יותר ופחות ניתן לחסימה. תוצאות קודמות של משימת ארטמיס I, שפורסמו ב-Nature בשנת 2024, הראו גם עד כמה מיקום החללית במהלך הטיסה משפיע על כמות הקרינה שנקלטת: סיבוב בן 90 מעלות של החללית אוריון בזמן מעבר חגורת הקרינה הקטין את המנה שנמדדה בכ-50%, כפי שדווח ב-DLR.
עיצוב ההגנה למדעני הצוות על הירח
כאשר הקרינה מתפזרת באופן שווה בכל חלקי הגוף, על המהנדסים להעריך מחדש את הצורך בהגנה ממוקדת לאזורים רגישים. אם הקרינה מתרכזת באזורים ספציפיים ליד פני השטח של הגוף, ניתן להשתמש בהגנות ממוקדות לאיברים הקריטיים. אך כשהיא מפוזרת באופן אחיד, ההגנות הממוקדות פחות יעילות, והחלטות העיצוב חייבות להביא בחשבון את משקל ההגנה הכוללת על המערכת, משך המשימה ופרקי הזמן שבהם הטיסות מתבצעות כחלק ממחזור השמש.
סערות שמש מהוות סיכון נפרד, מאחר והן משחררות זרמי חלקיקים מואצים, בעיקר פרוטונים, שהם יותר דומים לחלקיקים שנתפסים בבליטות הקרינה ומסוגלים להיות חוסמים על ידי חומר עבה. לכן, אוריון מצויד בשטח מוגן שבו הצוות יכול להסתתר בעת סערה סולרית, ואפוד המגן שזוהר לבשה תוכנן לספוג פרוטונים.
הגבלות הראיה והמדידות העתידיות
מחקר זה מתבסס על מדידה אחת של טיסה לא מאוישת, שנמשכה 25 ימים, שפורסמה בכתב העת Radiation Measurements, ומימנה הקרן הלאומית למדעים של פולין. המחקר הצביע על פיזור אחיד של קרינה על גבי המודלים האנושיים והדגים את יעילותו של סוג חדש של חיישנים שנבדק בחלל deep space. אך הוא לא מסר מדדים כוללים של הקרינה הכוללת שחוותה גופה אדם ולא מדד כמות הקרינה המדוייקת שחווה צוות אנושי, וזאת במסגרת משימה יחידה בציר שחלף על פני מחזור השמש.
ציבור הקוראים בישראל מתעניין בעיקר בהשלכות הפוליטיות והתקציביות של המחקר הזה. הגבלות הקרינה משפיעות על משך הזמן שנאס"א יכולה להחזיק אסטרונאוטים מחוץ למסלול כדור הארץ, על המשקל שצריכים לשאת החלליות והמאכלסים על הירח, ולבסוף — על עלות המשימות לירח ולמרס, שהיא קריטית לתוכניות הממשלתיות והמסחריות.
הנתונים הרחבים יותר שמספקת משימת ארטמיס I מבהירים שחליפות ההגנה המסיביות שנבנו אכן פועלות כמתוכנן בטיסות דרך חגורות הקרינה, ומתנותנות שונות בין מקומות פנימיים וחיצוניים בחללית בהתאם לסוג ההגנה. תוצאות הגבישים החדשים, שמתעדות את הקרינה בתוך הגוף עצמו, מוסיפות פרטים חשובים על אופי הקרינה הנפלטת אל חלקי הגוף הפנימיים.
השלב הבא הוא לשלב את נתוני הגבישים יחד עם נתוני החיישנים בפנים המודלים האנושיים, וליצור מפות מפורטות שמציגות את המנה לכל איבר ואיבר, וכן להשוות את הנתונים עם המדידות של צוות הטיסה העתידית במשימות Artemis II, שתספק השוואה ישירה עם חוויות האנושות בחלל.
