مع استمرار التخطيط لمشروع Artemis , ليس للعودة إلى القمر فحسب ، بل أيضًا لبناء البنية التحتية لإقامة طويلة الأمد ، نحتاج إلى التعامل مع قضية العواصف الشمسية. إذا لم تكن قد شاهدتَ سلسلة For All Mankind ، فأنا أوصي بها بشدة . في إحدى الحلقات ، قاموا بتجسيد تأثيرات عاصفة شمسية قوية بشكل خاص . لا أعتقد أن التأثيرات الخاصة كانت دقيقة (لم يكن غبار القمر ليبدأ هكذا) لكن الخطر على حياة الإنسان كان كذلك . لكي يكون Artemis ناجحاً ، سنحتاج إلى أن نكون قادرين على حماية رواد الفضاء من هذه العواصف وإشعاع الخلفية وأن نكون أكثر قدرة على التنبؤ بها.
تتكون الرياح الشمسية في الغالب من بلازما من الشمس والبروتونات والإلكترونات ، مع نسبة صغيرة من الهيليوم وأقل من العناصر الثقيلة. إن بلازما الشمس شديدة السخونة ولا يمكن احتواء الحواف الخارجية بواسطة جاذبية الشمس . تتحرك هذه البلازما على طول خطوط المجال المغناطيسي للشمس ويتم دفعها للخارج عبر النظام الشمسي مثل فقاعة من الإشعاع . نحن محميون من التدفق المستمر للإشعاع بواسطة المجال المغناطيسي للأرض. ومع ذلك ، فبمجرد الخروج من المدار الأرضي المنخفض ، تختفي هذه الحماية . لا يحتوي القمر على مجال مغناطيسي مهم ، وبالتالي فإن رواد الفضاء سيُغمَرون باستمرار بالرياح الشمسية. كما انه هناك ايضا مصادر أخرى للإشعاع ، مثل الأشعة الكونية.
خلال بعثات أبولو ، ارتدى رواد الفضاء أجهزة لقياس إجمالي تعرضهم للإشعاع . كان إجمالي تعرضهم أقل من الحد الأقصى الآمن للتعرض السنوي للأشخاص ، ولكن هذا خلال مهام استمرت ما بين 8-12 يومًا . تبلغ نسبة الإشعاع على سطح القمر 200-1000 مرة عن سطح الأرض ، و 2.6 مرة من على مكزك فضائي يلف حول الأرض.
لكن حتى الآن نحن نتحدث فقط عن إشعاع الخلفية. لم تواجه بعثات أبولو أية عواصف شمسية ، وهو ما يمثل مخاطرة أكبر بكثير. تحدث العاصفة الشمسية عندما يدفع التوهج الشمسي أو القذف الكتلي الإكليلي (CME) الرياحَ الشمسية أمامها ، مما يؤدي إلى تسريع الجسيمات بشكل كبير. بالنسبة لعاصفة شمسية نموذجية تضرب سطح القمر ، فإن رائد الفضاء المحمي ببدلة فضائية فقط سيمتص حوالي 400 rem من الإشعاع. هذا يكفي للتسبب بمرض الإشعاع ، ولكن ليس بالموت الفوري . داخل هيكل الألومنيوم لمركبة الهبوط على سطح القمر ، ستنخفض هذه الجرعة إلى rem 35 . هذه الجرعات كافية لزيادة خطر الإصابة بالسرطان . أما العاصفة الشمسية القوية فهي حقًا أسوأ.
تحدث العواصف الشمسية كل عام ، على الرغم من اختلاف وتيرتها مع نشاط البقع الشمسية. الطريقة الواضحة للتعامل معها هي أن يكون لديك درع كافٍ في بدلات الفضاء ، ووحدات القيادة ، وأي محطات فضاء قُمرية وقواعد قُمرية . في أي مكان يقضي فيه رائد الفضاء وقتًا طويلاً ، يجب أن يكون محميًا إلى أقصى حد . هناك أيضًا خطر النيازك الدقيقة ، التي يمكن أن تثقب بدلات الفضاء أو حتى المحطات . لا يوجد غلاف جوي على القمر لحرق الأشياء الصغيرة. بالنسبة للمهام القصيرة ، يمكنك المغامرة وأن تأمل أن تكون محظوظًا .أما بالنسبة للإقامة على المدى الطويل ، فإن التعرض للإشعاع أمر لا مفر منه.
تكمن مشكلة التدريع في أنه يمكن أن يكون ثقيلًا ، والوزن هو أهم شيء عند إرسال الأشياء إلى الفضاء. ومع ذلك ، ليست هناك حاجة إلى الرصاص. حتى الألمنيوم يوفر درعًا كبيرًا. هناك أيضًا مواد متقدمة مثل الرغوة المعدنية ، والتي تمنح حماية إشعاعية كبيرة بالنسبة لوزنها. يمكن أيضًا تخزين إمدادات المياه في جدران السفينة لتوفير حماية إضافية. يجب تزويد القُمرة السكنية بجدران سميكة لمقاومة ليس فقط العواصف الشمسية ولكن النيازك الصغيرة أيضا. قد يكون أحد الخيارات هو صنع الخرسانة من التراب والغبار القمري ، ثم استخدام ذلك في طباعة هياكل خارجية كبيرة ثلاثية الأبعاد للحماية. هناك أيضًا اهتمام بأنابيب الحمم البركانية بالقرب من سطح القمر ، فالكهوف الطبيعية التي نحتتها الحمم البركانية منذ فترة طويلة ، كبيرة بما يكفي لاحتواء مدن بأكملها بسطح قمري سميك لتوفير الحماية.
بالإضافة إلى توفير الحماية لهياكل الإقامة طويلة المدى ، فإن القدرة على التنبؤ بالعواصف الشمسية لهي أمر يساعد كثيرا . بهذه الطريقة ، سيكون لدى رواد الفضاء وقت للوصول إلى بر الأمان إذا كانوا على سطح القمر. يمكن أيضًا تحديد مواعيد الرحلات لفترات منخفضة المخاطر. وجدت دراسة حديثة ، على سبيل المثال ، أن العواصف الشمسية من المرجح أن تحدث مبكرًا في الدورات الشمسية ذات الأرقام الزوجية وتتأخر في الدورات الشمسية الفردية (الدورات طويلة 11 عامًا . لقد دخلنا للتو في دورة ترقيم فردية ، مما يعني أن السنوات الخمس المقبلة ستكون أفضل لمهام أرتميس من تلك التي تليها بخمس سنوات. لسوء الحظ ، يبدو أن Artemis سيتم توقيته في الجزء الأخير من هذا العقد.
كل هذا ينطبق أيضًا ، بالطبع ، على بعثات المريخ. فهناك التحدي أكبر لأن وقت الرحلة أطول بكثير ، من 6 إلى 9 أشهر بدلاً من 3 أيام فقط . فإمكانية حدوث عاصفة شمسية أثناء العبور أكبر بكثير. هذا يعني أن السفينة نفسها يجب أن تكون محمية بشكل صحيح ، ومرة أخرى ، يعتبر الوزن مشكلة مهمة ، خاصة مع السفن ,أكثر من مع المحطات أو القمرات السكنية. هذه مشكلة قابلة للحل تمامًا ، ولكن يجب أن يكون التدريع أولوية في تصميم أي سفينة تستخدم لنقل الأشخاص إلى المريخ.
المصدر