تهديد من الفضاء. ما نوع الإشعاع الذي يتعرض له رواد الفضاء وكوكبنا؟

في الآونة الأخيرة، ظهر موضوع استكشاف واستعمار المريخ من الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا وروسيا و

ولأول مرة، تطلق الصين والإمارات العربية المتحدة جميع المهام الجديدة وبرامج الفضاء ليس فقط لاستكشاف الفضاء، ولكن أيضًا تولي اهتمامًا خاصًا لكوكب المريخ. بالإضافة إلى ذلك، تخطط ناسا "لإعادة رواد الفضاء إلى القمر" في برنامج أرتميس. كل هذا ليس مثيرًا وساحرًا فحسب، بل مخيف أيضًا. نحن آمنون نسبيًا على الأرض، حيث يوجد غلاف جوي ومسافة كافية عن الشمس. ولكن ماذا يحدث للناس عندما يغادرون المنطقة الآمنة؟

إنهم مهددون بالإشعاع. 

إشعاع من الفضاء. لماذا الناس آمنون على الأرض؟

بادئ ذي بدء ، فإن جزيئات الطاقة التي تتطاير من الشمس نتيجة للانفجارات الشمسية العملاقة تشكل خطورة على البشر.

بالإضافة إلى مشاعل السحب الضخمة -المقذوفات الكتلية الإكليلية - التي تحتوي على مليار طن من المواد الشمسية ، تنفجر أحيانًا على سطح الشمس. على نحو متزايد ، يعتقد العلماء أن الانبعاث الكتلي الإكليلي يلعب دورًا مهيمنًا في التحكم في أقوى إشعاع من الشمس: جزيئات الطاقة الشمسية أو جزيئات الطاقة الشمسية.

SEPs هي جسيمات (معظمها بروتونات، ولكنوكذلك الإلكترونات والأيونات) تطير بسرعات عالية لدرجة أن بعضها يصل إلى الأرض على بعد 150 مليون كيلومتر في أقل من ساعة.

الإشعاع هو الطاقة الموجودة فيالموجات الكهرومغناطيسية أو التي تحملها الجسيمات. تنتقل الطاقة عندما تصطدم موجة أو جسيم بشيء آخر ، مثل رائد فضاء أو عنصر في مركبة فضائية. تعتبر SEPs خطيرة لأنها يمكن أن تمر عبر الجلد ، وتطلق الطاقة وتدمر الخلايا أو الحمض النووي في مسارها. يمكن أن يؤدي هذا الضرر إلى زيادة خطر الإصابة بالسرطان في وقت لاحق من الحياة أو ، في الحالات القصوى ، يسبب مرض إشعاعي حاد على المدى القصير.

لماذا الناس آمنون على الأرض؟

على الأرض ، الناس مؤمنون ضد هذا الضرر. لكن لماذا؟

"الفقاعة المغناطيسية" الواقية للأرض - الغلاف المغناطيسي- يرفض معظم الجسيمات الشمسية. يقوم الغلاف الجوي أيضًا بقمع أي جزيئات تخترقه. تتحرك محطة الفضاء الدولية في مدار أرضي منخفض أثناء حماية الأرض ، كما يساعد هيكل المحطة على حماية الطاقم من الإشعاع.

تقع الأرض في وسط فقاعة زرقاء ضخمة على شكل مذنب.

الفقاعة المغناطيسية للأرض تسمى الغلاف المغناطيسييظهر باللون الأزرق. يوفر الغلاف المغناطيسي حماية طبيعية من الإشعاع الكوني من خلال انحراف معظم الجسيمات الشمسية المشحونة عن الأرض.

الائتمان: مركز الفضاء أندويا / تروند أبراهامسن

ولكن بعيدًا عن المدى المغناطيسي للأرض ، يمكن أن يواجه المستكشفون البشر إشعاعات قاسية من الفضاء.

استراتيجية حماية رواد الفضاء

الإستراتيجية الرئيسية لمركز الفكرالعمل في الفضاء - لاستخدام أي كتلة متاحة على متن السفينة. يعيدون توزيعها بطريقة تملأ المناطق غير المحمية بشكل كاف وتوجه الطاقم إلى مناطق محمية جيدًا.

كلما زادت الكتلة بين الطاقم والإشعاع ، فإنمن المرجح أن تنقل الجسيمات الخطرة طاقتها قبل أن تصل إلى الطاقم. على القمر ، يمكن لرواد الفضاء أن يكدسوا تربة القمر أو الثرى فوق أماكن اختبائهم ، مستفيدين من مواد الحماية الطبيعية للبيئة. ولكن عندما يتعلق الأمر بتصميم مركبة فضائية ، فإن الاعتماد على حجمها للحماية سرعان ما يصبح مكلفًا ، حيث يلزم المزيد من الوقود لإطلاق المزيد من الكتلة.

يعمل فريق جونسون على تطوير الأساليبالتدريع دون إضافة مواد إضافية. لن يتمكن رواد الفضاء من التحليق في "درع خاص من الإشعاع". قوانين توزيع الحمولة على السفينة هي بحيث أن كل جسم يطير به فريق من رواد الفضاء يجب أن يكون متعدد الأغراض.

بالنسبة لمركبة أوريون الفضائية ، قاموا بتطويرهاخطة لرواد الفضاء لبناء مأوى مؤقت من المواد المتاحة في متناول اليد ، بما في ذلك وحدات التخزين الموجودة بالفعل على متن الطائرة أو إمدادات الطعام والماء. إذا اندلعت عاصفة أخرى على الشمس ، بنفس القوة التي كانت عليها خلال عصر بعثات أبولو ، فسيكون طاقم أوريون آمنًا وسليمًا.

جيسيكا فوس (في المقدمة) ، نائبةأخصائية الصحة والتكنولوجيا الطبية في أوريون ورائدة الفضاء آن ماكلين (في الخلفية) تعرض خطة حماية من الإشعاع على مركبة فضائية نموذجية من أوريون. خلال حدث SEP ، سيستخدم الطاقم أكياس تخزين على متن Orion لإنشاء مأوى محكم من الإشعاع.

فرق أخرى في وكالة ناسا تتعامل مع مشكلة الإشعاعحلول إبداعية من خلال تطوير تقنيات مثل السترات التي يمكن ارتداؤها والأجهزة التي تزيد الكتلة والأسطح المشحونة كهربائيًا التي تصرف الإشعاع.

أيضا ، مصمم فضاء ذو ​​خبرةتقوم إيمي روس من مركز جونسون للفضاء التابع لناسا في هيوستن بتطوير بدلات فضاء جديدة للقمر والمريخ. كانت عينات البدلة الفضائية التي ارتدتها هي التي ذهبت إلى المريخ في مهمة المثابرة للتحقق والتحليل.

انطلقت المثابرة. وكيف سيجهزنا لاستعمار المريخ؟

كيف تحمي نفسك من الشمس؟ المشاكل الرئيسية

لحماية رواد الفضاء من عواصف الجسيماتالطاقة الشمسية ، عليك أن تعرف متى ستحدث مثل هذه العاصفة. لكن تدفقات الجسيمات متقلبة ويصعب التنبؤ بها. لم يتم بعد فهم طبيعة الانفجارات الشمسية المضطربة بشكل كامل.

من الناحية المثالية ، يمكنك النظر إلى شخص نشطمنطقة على الشمس ، انظر كيف تتطور ، وحاول التنبؤ بموعد حدوث الثوران. تكمن المشكلة في أنه حتى لو كان بإمكانك توقع التوهجات والانبعاثات الكتلية الإكليلية ، فإن جزءًا صغيرًا فقط ينتج فعليًا جسيمات تشكل خطورة على رواد الفضاء.

ريتشاردسون

وإذا ظهرت SPEs ، فهذا صعبتوقع أين سيذهبون. خطوط قوة المجال المغناطيسي هي طريق سريع للجسيمات المشحونة ، ولكن عندما تدور الشمس ، تتحول الطرق إلى حلزونات. يتم التخلص من بعض الجسيمات بسبب مكامن الخلل في خطوط المجال. نتيجة لذلك ، يمكن أن تنتشر في جميع أنحاء النظام الشمسي على شكل سحابة ضبابية ضخمة.

كان التوهج الشمسي في 7 أغسطس 1972سجلها مرصد بيج بير الشمسي في كاليفورنيا. أدى هذا التفشي المحدد ، المعروف باسم تفشي فرس البحر بسبب شكل المناطق المضيئة ، إلى حدث SEP قوي يمكن أن يضر برواد الفضاء إذا كانت مهمة أبولو قيد التقدم في ذلك الوقت.

نماذج لتوقع متى ستظهرإن SEP في المراحل الأولى من التطوير. يستخدم أحدهم وصول إلكترونات أخف وأسرع للتنبؤ بتدفق البروتونات الثقيلة التي ستتبعها ، والتي تكون أكثر خطورة.

يعتمد العلماء على مهمات ناسا في الفيزياء الشمسيةلتطوير نماذج التنبؤ بطقس الفضاء. يساعد هذا في وضع سفن الفضاء في وجهات نظر مختلفة بين الشمس والأرض. تم إطلاق المسبار الشمسي باركر التابع لناسا في عام 2018 ، وهو يطير بالقرب من الشمس أكثر من أي مركبة فضائية أخرى قبله. سوف المركبة الفضائية تتبع SEPs بالقرب من مصدرها. سيكون هذا هو المفتاح لكشف كيفية تسريع الانفجارات الشمسية للجسيمات.

الوقت مهم أيضًا.تمر الشمس بدورات من 11 عامًا من النشاط المرتفع والمنخفض. خلال الحد الأقصى للطاقة الشمسية ، يتم تغطية الشمس في مناطق ذات جهد مغناطيسي عالي جاهزة للانفجار. خلال الحد الأدنى من الطاقة الشمسية ، عندما يكون هناك عدد قليل من البقع الشمسية أو عدم وجودها ، تكون الانفجارات البركانية نادرة.

بينما يستمر العلماء في التحسننماذجهم ، المركبة الفضائية الفيزيائية الشمسية التابعة لوكالة ناسا تقدم بالفعل ملاحظات لإعطاء رواد الفضاء صورة كاملة وفهم وتنبؤ بالمخاطر. والأهم من ذلك ، الإذن بتنفيذ المهام. إذا لم تكن هناك مناطق نشطة على الشمس ، فيمكن للعلماء أن يقولوا بثقة أنه لن يكون هناك هبوب شمسي.

خطر آخر. إشعاع من المجرات المجاورة

النوع الثاني من الإشعاع الكونيينتشر حتى أبعد من جزيئات الطاقة الشمسية. الأشعة الكونية المجرية - جزيئات النجوم المنفجرة منذ فترة طويلة في أماكن أخرى من درب التبانة - تقصف باستمرار النظام الشمسي بسرعات قريبة من الضوء. إذا كانت جزيئات الطاقة الشمسية تتساقط بشكل مفاجئ ، فإن الأشعة الكونية المجرية تشبه رذاذًا ثابتًا. لكن المطر المتساقط يمكن أن يكون غير مريح أيضًا.

يقع النظام الشمسي في وسط فقاعتين أرجوانيتين كبيرتين تمثلان الغلاف الشمسي. تنعكس الخطوط الذهبية في كل مكان.

توضح هذه الصورة النظام الشمسي والفقاعة المغناطيسية للشمس ، الغلاف الشمسي الذي يمتد إلى ما هو أبعد من حدوده. تمثل الخطوط الساطعة الأشعة الكونية. خلال الحد الأقصى للشمس ، عندما يصبح الغلاف الشمسي أقوى ، فإنه يحجب المزيد من الأشعة الكونية.

مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا / مختبر التصوير المفاهيمي

تميل الأشعة الكونية إلى أن تكون أكثرأقوى من الجزيئات الشمسية الأكثر نشاطًا. نفس المركبة الفضائية التي تحمي الطاقم من جزيئات الطاقة الشمسية لن تكون قادرة على إبعاد الأشعة الكونية ، لذلك تشكل الأشعة الكونية مشكلة خطيرة ، خاصة بالنسبة للمهام الطويلة مثل السفر إلى المريخ ، والتي ستستغرق من ستة إلى عشرة أشهر.

على الرغم من صعوبة التنبؤ بـ SEP، إلا أنه مجريتصل الأشعة الكونية بسرعة ثابتة. في ثانية واحدة، يصل حوالي 90 شعاعًا كونيًا إلى نقطة في الفضاء بحجم كرة الجولف. وفي الوقت نفسه، أثناء هطول الأمطار الغزيرة في شهر سبتمبر، يمكن أن يكون هناك 1000 جسيم آخر يتحرك عبر هذا الفضاء الذي يبلغ حجمه كرة الجولف. وتساعد هذه السرعة في تحديد حدود الإشعاع ومدة المهمة. في هذا  هي استراتيجية ناسا الرائدة للحد من التعرض للأشعة الكونية. تراقب ناسا الجرعات الفردية لرواد الفضاء للتأكد من عدم تعرضهم للإشعاع الزائد.

تتكون الأشعة الكونية من عناصر ثقيلة ،مثل الهيليوم أو الأكسجين أو الحديد. تحطم الجسيمات الضخمة الذرات عندما تصطدم بشيء ما ، سواء كان رائد فضاء أو الجدران المعدنية السميكة لمركبة فضائية. يتسبب التأثير في تدفق جسيمات إضافية - الإشعاع الثانوي ، مما يؤدي إلى تفاقم خطر الأشعة الكونية.

يرتبط التعرض للأشعة الكونية أيضًادورة شمسية. في الهدوء النسبي للحد الأدنى للشمس ، تخترق الأشعة الكونية بسهولة المجال المغناطيسي الشمسي. ولكن خلال الحد الأقصى للشمس ، تتكثف الفقاعة المغناطيسية للشمس مع النشاط الشمسي ، مما يدفع بعض المتسللين بعيدًا عن المجرات. ومن المفارقات أن الإشعاع الضار يساعد في تحييد الإشعاعات الخطرة الأخرى.

اقرأ أيضا

- ابتكر طريقة للقضاء على الطفيليات عن طريق سد جميع مسارات التمثيل الغذائي الخاصة بهم

- لماذا العلماء مهتمون جدا بسيريس؟ كل شيء عن الكوكب الذي يبحثون فيه بنشاط عن الحياة

- بعد إدخال اللقاح الروسي ، تم العثور على 144 عرضًا جانبيًا لدى المتطوعين