האם בני אדם יוכלו לטוס למאדים?

הקרינה בדרך עלולה לסכן את האסטרונאוטים. עד כמה מסוכן לשהות בחלל? מדעני נאס”א עובדים כדי לגלות

לנאס”א יש מסתורין לפתור: האם בני אדם יוכלו לטוס למאדים או לא. זו שאלה של קרינה, אומר פאנר קוקינוטה Cucinotta מפרויקט רפואת הקרינה במרכז החלל ג'ונסון של נאס”א ביוסטון. “אנחנו יודעים כמה קרינה מצפה לאסטרונאוטים בין כדור הארץ למאדים, אבל איננו בטוחים כיצד גוף האדם יגיב לקרינה זו.”
האסטרונאוטים של נאס”א עלו לחלל וירדו ממנו במשך 45 שנים. פרט לכמה טיסות קצרות לירח, מעולם לא בילו בני אדם במרחק רב מכדור הארץ. החלל העמוק מלא בפרוטונים הנפלטים מלהבות שמש, קרני גאמא מחורים שחורים שזה עתה נוצרו, וקרנים קוסמיות המגיעות אלינו מהתפוצצות של כוכבים רחוקים. מסע ארוך למאדים, ללא כוכב לכת סמוך שיחסום או יפזר את הקרינה, זו הרפתקאה חדשה.

נאס”א מודדת אתס כנות הקרינה ביחידות סיכון לחלטות בסרטון. אדם בריא בן 40, שאיננו מעשן נמצא ב-20 אחוזי סיכון שימות לבסוף מסרטן. זה אם הוא נשאר על כדור הארץ. אם הוא יטוס למאדים, הסיכון יעלה. השאלה היא בכמה?
“אנחנו איננו בטוחים”, אומר קוקינוטה. ממחקר שנערך בשנת 2001, ובו נחקרו אנשים שנחשפו שלא ברצונם לרמות גבוהות של קרינה – כמו למשל ניצולי הירושימה ובאופן אירוני – חולי סרטן שקיבלו הקרנות – תוספת סיכון של אלף ימי משימה למאדים מעלים את הסיכון איפשהו בין אחוז אחד ל-19 אחוז – שהם הכפלת הסיכון למעשה של האסטרונאוט לחלות בסרטן. התשובה הסבירה ביותר היא 3.4 אחוז, אומר קוקינוטה, אבל שולי הטעות עדיין גדולים.
הסיכון נעשה גרוע עוד יותר לנשים, הוסיף. זאת בגלל הסיכון לחלות בסרטן השד או בסרטן השחלה, ולפיכך הסיכון לנשים אסטרונאוטיות הוא כמעט כפולו מזה של גברים.
החוקרים שביצעו את המחקר העריכו כי ספינת מאדים צריכה להיבנות בעיקר מאלומיניום, כמו חלליות הפיקוד הישנות של אפולו. לדברי קוקינוטה, דפנות החללית יספגו כמחצית מהקרינה שתפגע בהם. אם הסיכון הנוסף היה רק כמה אחוזים, מילא, נוכל לבנות ספינה מאלומיניום ולטוס למאדים (אלומיניום הוא ממילא החומר המועדף לבניית חלליות בשל משקלו הקל, חוזקו, והיותו מוכר למהנדסים מזה עשרות שנים של שימוש בתעשית התעופה.) אבל אם מדובר ב-19 אחוזים, האסטרונאוטים שלנו, שיהיו בגילאי 40 ומשהו, יכפילו את הסיכון שלהם למות מסרטן לאחר שובו לכדור הארץ. ודבר זה אסור לקבל.” אמר.
לדבריו, לא בכדי שולי הטעות כה גדולים. קרינה בחלל היא תערובת ייחודית של קרני גאמה, פרוטונים בעלי אנרגיה גבוהה וקרנים קוסמיות. התפוצצויות אטומיות וטיפולי הקרנה לסרטן, הבסיס של מחקרים רבים, אינם דומים לדבר האמיתי.
“האיום הגדול ביותר על האסטרונאוטים בדךר למאדים הם הקרניים הקוסמיות הגלקטיות GCR. אלו הם חלקיקים המואצים כמעט למהירות האור מהתפוצצויות סופרנובה רחוקות. הGCR המסוכנות ביותר הם בעצם גרעינים מאוינים כמו Fe+26. הם הרבה יותר אנרגטיים (מיליוני MeV) מאשר הפרוטונים הטיפוסיים המואצים בידי להבות השמש (עשרות עד מאות MeV), אומר קוקינוטה. GCR חוצים בקלות את דפנות החללית וגם את גוף האדם כמו כדורי תותח זעירים, כשהם שוברים את שרשרת ה-DNA, הורסים גנים והורגים תאים.
אסטרונאוטים חוו רק לעיתים רחוקות מנות גדולות של קרינה מה-GCR הללו. מכיוון שתחנת החלל הבינלאומית מקיפה את כדור הארץ בגובה 400 קילומטרים בלבד, גוף כדור הארץ, עדיין גדול, חוסם כשליש מהקרינה הזו לפני שהיא מגיעה לתחנת החלל. שליש נוסף נהדף בידי השדה המגנטי של כדור הארץ. גם האסטרונאוטים במעבורות החלל חווים הפחתות דומות.
האסטרונאוטים של אפולו שטסו לירח היו נתונים במנות קרינה גבוהות יותר, בערך פי 3 לעומת תחנת החלל הבינלאומית של היום אבל זאת רק למשך מספר ימים במהלך הטיסה בין כדור הארץ לירח. GCR פגעו אולי בעיניהם, העיר קוקינוטה. בדרך לירח, דיווחו צוותי האפולו על הבהקי קרינה מהעדשות שלהם, וכעת, לאחר שנים רבות, כמה מהם פיתחו קטרקט, שאולי אחרת לא היו סובלים ממנו. “כמה ימים בחלל זה די בטוח, אומר קוקינוטה. ואולם אסטרונאוטים שיטוסו למאדים יהיו בחלל שנה ויותר. “איננו יכולים עדיין להעריך באופן אמין, מה תגרום הקרינה הקוסמית בחשיפה כה ארוכה. אמר.

כעת נמסרה משימת הערכת הסיכונים הזו למעבדה חדשה – מעבדת קרינת החלל (NSRL), הנמצאת במעבדות הלאומיות בברוקהייבן בניו יורק. המעבדה נפתחה באוקטובר 2003. “ב-NSRL יש לנו מאיצי חלקיקים המדמים את הקרינה הקוסמית. אומר קוקינוטה. “החוקרים יחשפו תאים ורקמות של יונקים לקרני החלקיקים, ואז ינתחו את הנזק. המטרה היא להפחית את רמת אי הודאות של הערכת הסיכון לאחוזים ספורים בלבד עד שנת 2015. ברגע שהסיכון יהיה ידוע, תוכל נאס”א להחליט איזה סוג של חללית לבנות. סביר להניח שחומרים זמינים כמו אלומיניום יהיו טובים דים. אם לא, כבר יש לנו כמה חלופות.” אמר.

ספינת חלל מפלסטיק

פלסטיק עשיר במימן – מרכיב העושה עבודה טובה בבליעת הקרניים הקוסמיות, מסביר קוקינוטה. לדוגמה, פוליאתילן, החומר ממנו עשוים שקיות האשפה, בולע 20 אחוז יותר קרניים קוסמיות מאלומיניום. סוג של פוליאתילן מחוזק פותח במרכז טיסות החלל מארשל ונמצא חזק פי 10 מאלומיניום, וגם קל יותר ממנו. החומר עושי להפוך לחמר ברירה לבנית חלליות, אם ניתן יהיה לעשותו זול דיו. “גם אם לא נבנה את כל החללית מפלסטיק, עדיין נוכל להשתמש בו כדי להגן על אזורי מפתח כמו למשל איזור המגורים של הצוות. למעשה זה מה שאנחנו עושים כבר כיום בתחנת החלל הבינלאומית.
אם פלסטיק לא יהיה מספיק, אז אולי יידרש גם מימן טהור. קילוגרם מול קילוגרם, מימן נוזלי חוסם את הקרנים הקוסמיות פי 2.5 יותר מאשר אלומיניום. כמה עיצובים מתקדמים של חלליות מציעים למלא מכלים גדולים במימן נוזלי שישמש כדלק אבל עד שיצטרך לשמש כדלק הוא יכול להגן על האסטרונאוטים כאשר המכלים הללו יפוזרו סביב חדר המגורים. מעריך קוקינוטה.
אם נחזור לשאלה הראשונה ששאלנו, האם בני אדם יוכלו לטוס למאדים? קוקינוטה מאמין שכן, ואולם בתחילה “אנחנו צריכים להעריך כמה קרינה הגוף שלנו יכול לספוג ואיזה סוג של חללית צריך כדי לבנות. במעבדות ברחבי ארה”ב, המחקר כבר החל.
 
  לידיעה באתר של נאס”א