קרינה קוסמית חזקה עלולה לגרום לסכנה לאסטרונאוטים הטסים למאדים

המחקר, שפרסמו חוקרים בריטיים, מראה כי רמות הולכות וגדלות של קרינה קוסמית שמתגברות עם החולשה בפעילות השמש עשויים להפוך מסעות כאלה למסוכנים לבריאות אנשי הצוות, דבר המעלה שאלות אודות הישימות של משימות אלה.

לא מכבר פרסמו מדענים מ-MIT תחזית לפיה מתיישבים שיטוסו למאדים במסגרת הפרויקט השנוי במחלוקת מארס וואן, עלולים למות בתוך כחודשיים אם ישתמשו בטכנולוגיות הקיימות או נמצאות בפיתוח היום. כעת מסתבר שגם הדרך למאדים תהיה רצופה בסכנה חמורה של קרינה, להם או לכל חללית מאויישת אחרת שתוציא מדינה או חברה אחרת.

בני האדם מבקשים לטוס למאדים, לטייל בכל רחבי מערכת השמש ואפילו לצאת אל היקום שמעבר לה. מספר מדינות וארגונים פרטיים פתחים תוכניות למשימות מאוישות בעשורים הקרובים. כך עולה ממחקר חדש בראשות חוקרים מאוניברסיטת ניו-המפשייר שהתפרסם בכתב העת Space Weather היוצא לאור על ידי האיגוד הגיאופיזי האמריקני (American Geophysical Union – AGU).

המחקר מראה כי רמות הולכות וגדלות של קרינה קוסמית שמתגברות עם החולשה בפעילות השמש עשויים להפוך מסעות כאלה למסוכנים לבריאות אנשי הצוות, דבר המעלה שאלות אודות הישימות של משימות אלה.

מחקר חדש גילה כי במהלך תקופות של פעילות שמש נמוכה, אסטרונאוט בן 30 השוהה שנה בחלל – מספיק זמן כדי לטוס למאדים ולחזור נתון להפגזה קבועה של קרניים קוסמיות המעלות את הסיכון לחלות בסרטן הנובע מקרינה מעל רמות החשיפה הנוכחיות.

אם פעילות השמש תמשיך להחלש כפי שמדענים רבים צופים, מספר הימים שבני האדם עשויים לשהות בחלל העמוק לפני שיגיעו לגבול החשיפה המותר עשוי לקטון בכ-20%, דבר שיגביר את הסיכון בטיסות חלל מאוישות.

כדי להעריך את פעילות השמש סופרים המדענים את כתמי השמש – נקודות שחורות על פני השטח של השמש הנגרמות בשל התפרצויות של פעילויות מגנטיות. כאשר השמש פעילה, תדירות כתמי השמש וההתפרצות של חומר אנרגטי מפני השטח גדל, והשדה המגנטי של השמש מתחזק. השדה המגנטי של השמש הודף את הקרינה הקוסמית ממערכת השמש, אך המגמה הנוכחית של ירידה פעילות השמש משמעה החלשות השדה המגנטי. השדה המגנטי המוחלש מאפשר ליותר קרנים קוסמיות לחדור למערכת השמש ולהגדיל את סכנת הקרינה לאסטרונאוטים. לפי עורכי המחקר, פעילות השמש הגיעה לרמתה הנמוכה בכל עידן החלל ב-2009 במהלך המינימום הסולארי האחרון, ומדענים סבורים כי המינימום הבא יציב שיא שלילי גדול עוד יותר כאשר השמש תלך ותשקוט.

“בעוד תנאים אלה אינם סותמים את הגולל על משימות ארוכות טווח לירח, אסטרואיד או אף למאדים, נשארים הקרנים הקוסמיות בפרט גורם משמעותי שעוצמתו הולכת ומחמירה שעשוי להגביל את משך הזמן של המשימות.” אומר נייתן שוואדרון, פרופסור עוזר במכון לחקר כדור הארץ, האוקיאנוסים והחלל במחלקה לפיסיקה באוניברסיטת ניו-המפשייר בדורהאם, והחוקר המוביל של המאמר.

“קרניים קוסמיות הם החלקיקים האנרגטיים ביותר ביקום” אומר ריצ’ארד מוואלדט, פיסיקאי במכון הטכנולגי של קליפורניה (קלטק) בפסדינה, שלא היה מעורב במחקר. התפרצויות סופרנובה בפינות רחוקות של היקום שולחות קרנים קוסמיות גלקטיות השועטות לעבר מערכת השמש כמעט במהירות האור. האנרגיה החזקה שלהם מאפשרת לחלקיקים הללו לחדור כמעט כל חומר הידוע לאדם, לרבות מיגון של חלליות. כאשר הקרנים הקוסמיות חודרות למגינים אלה, נוצרים חלקיקים שניוניים שעלולים לגרום נזק לאיברים ולהוביל לסרטן, מוסיף שוואדרון.

נאס”א הציבה גבול לרמות החשיפה לקרינה שנחשבות בטוחות. בעזרת מדידות מטלסקופ הקרניים הקוסמית והשפעות הקרינה (CRaTER), הנמצא על החללית LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) המקיפה את הירח, יכלו עורכי המחקר להעריך את משך הזמן שיקח לאסטרונאוטים להגיע לרמת החשיפה המירבית של נאס”א. CRaTER משתמש בחומר המכונה פלסטיק שווה ערך לרקמה אנושית (“tissue equivalent plastic”) המחקה שריר אנושי כדי לאמוד את רמות הקרינה על פני זמן.

החוקרים גילו כי יידרשו פחות מ-400 ימים לאסטרונאוטית בת 30 להגיע לרמות הקרינה הזו ברמת פעילות השמש כפי שהיתה במינימום הסולארי האחרון. אם תמשיך פעילות השמש לרדת, וכך יוכלו רמות הקרינה הקוסמית לגדול, מספרים אלה יכולים לרדת אל מתחת ל-320 יום לאסטרונאוט גבר בן 30 ופחות מ-240 יום לאסטרונאוטית בת 30 בתוך 4-6 שנים, לפי המחקר החדש. מספרים אלה משתנים הן לפי גיל ומגדר האסטרונאוטים והן לפי רמות פעילות השמש” מעירים החוקרים.

שוואדרון ועמיתיו ביקשו לחקור את השפעות ירידת פעילות השמש על בני אדם בחלל לאחר שפיסיקאים החוקרים את השמש העלו את האפשרות לפיה המחזור הסולארי הנוכחי, המחזור בן 11 השנים החלש ביותר בלמעלה מ-80 שנה – עשוי להיות חלק ממגמה ארוכת טווח של ירידה בפעילות השמש.

לדברי מוואלדט במהלך המינימום הסולארי של 2009, נרשם המספר הנמוך ביותר של כתמי שמש במאה השנים האחרונות והפעילות המגנטית של השמש היתה החלשה ביותר מאז ראשית עידן החלל.

כעת נמצאת השמש ב”מיני מקסימום” , כלומר מקסימום הצפוי להיות הנמוך ביותר מאז שמדענים מודרניים החלו לצפות ישירות בשמש, מוסיף שוואדרון. “במשך הזמן הולך ומתברר כי סביבת החלל לא שבה למצבה הנורמאלי.” הוא אומר. “אנו עדים לשינוי חד כיווני בהתנהגות השמש.”

תקופות ארוכות של פעילות שמש מתחת לנורמאלי כבר נרשמו בעבר. המוכרת ביותר היא תקופה בת 80 שנה המכונה מינימום מאונדר, שהחלה באמצע המאה ה-17 ואופיינה בהעדר כמעט מוחלט של כתמי שמש.

שוואדרון העיר כי תחזיות פעילות השמש בה השתמש במחקר הן טנטנטיביות, וכי אין יכולת טובה להעריך גם כמה זמן יימשכו טיסות חלל עתידיות, ואולם המחקר בכל זאת ממחיש כיצד השינויים בסביבת השמש עשויים להשפיע על מסע אנושי בחלל.
“המחקר עוזר לנו להתכונן ולתכנן את הפעילות האנושית בחלל בעתיד.” מסכם שוואדרון.

להודעה על המחקר באתר ה-AGU

תקציר המחקר