Արեգակնային երկար թելիկը ժայթքել է տիեզերք 2015 թվականի ապրիլի 28-29-ը: Այս տեսակի ժայթքումը, որը կոչվում է պսակային զանգվածի արտանետում կամ CME, երբեմն հաջորդում է բարձր էներգիայի մասնիկների ալիքին, որը կարող է վտանգավոր լինել տիեզերագնացների և էլեկտրոնիկայի համար դուրս գտնվող տիեզերագնացների համար: Երկրի մագնիսական համակարգի և մթնոլորտի պաշտպանություն. Դեպի Մարս մեր ճանապարհորդության համար մենք ստիպված կլինենք ներառել այս մասնիկների ճառագայթման դեմ պաշտպանությունը առաքելության պլանավորման բոլոր ասպեկտներում:
Վարկ՝ ESA/NASA/SOHO
օգոստոսին 1972 թվականի 7-ին, Ապոլոնի դարաշրջանի սրտում, արևի մթնոլորտից պայթեց արևի հսկայական բռնկումը: Գրեթե բոլոր ալիքների երկարությամբ լույսի հսկա պայթյունի հետ մեկտեղ այս իրադարձությունն արագացրեց էներգետիկ մասնիկների ալիքը: Հիմնականում պրոտոնները, մի քանի էլեկտրոնների և ավելի ծանր տարրերի մեջ խառնված, արագ շարժվող մասնիկների այս լվացումը վտանգավոր կլիներ Երկրի պաշտպանիչ մագնիսական պղպջակից դուրս գտնվող յուրաքանչյուրի համար: Բարեբախտաբար, Apollo 16-ի անձնակազմը Երկիր էր վերադարձել ընդամենը հինգ ամիս առաջ՝ հազիվ խուսափելով այս հզոր իրադարձությունից:
Մարդկանց տիեզերական թռիչքի առաջին օրերին գիտնականները նոր էին սկսում հասկանալ, թե ինչպես Արեգակի վրա տեղի ունեցող իրադարձությունները կարող են ազդել տիեզերքի վրա, և իր հերթին ինչպես այդ ճառագայթումը կարող է ազդել մարդկանց և տեխնոլոգիայի վրա: Այսօր, տիեզերական ճառագայթման լայնածավալ հետազոտության արդյունքում, մենք շատ ավելի լավ ենք պատկերացնում մեր տիեզերական միջավայրը, դրա ազդեցությունները և տիեզերագնացներին պաշտպանելու լավագույն ուղիները՝ NASA-ի՝ մարդկանց Մարս ուղարկելու առաքելության բոլոր կարևոր մասերը:
«Մարսեցի» ֆիլմը ընդգծում է ճառագայթային վտանգները, որոնք կարող են առաջանալ դեպի Մարս շրջագայության ժամանակ: Թեև ֆիլմի առաքելությունը հորինված է, ՆԱՍԱ-ն արդեն սկսել է աշխատել տեխնոլոգիայի վրա, որը հնարավորություն կտա իրական ճանապարհորդություն կատարել դեպի Մարս 2030-ականներին: Ֆիլմում տիեզերագնացների բնակավայրը Մարսի վրա պաշտպանում է նրանց ճառագայթումից, և իսկապես, ճառագայթային պաշտպանությունը ճանապարհորդության համար կարևոր տեխնոլոգիա կլինի: Ավելի լավ պաշտպանությունից մինչև առաջադեմ կենսաբժշկական հակաքայլեր, ՆԱՍԱ-ն ներկայումս ուսումնասիրում է, թե ինչպես պաշտպանել տիեզերագնացներին և էլեկտրոնիկան ճառագայթումից. ջանքեր, որոնք պետք է ներառվեն Մարսի առաքելության պլանավորման բոլոր ասպեկտներում՝ տիեզերանավերից և բնակավայրերի ձևավորումից մինչև տիեզերք զբոսանքի արձանագրություններ:
«Տիեզերական ճառագայթման միջավայրը կարևոր նշանակություն կունենա տիեզերագնացների առօրյա կյանքում՝ ինչպես Երկրի և Մարսի միջև ճանապարհորդությունների ժամանակ, այնպես էլ մակերևույթի վրա», — ասում է Ռութան Լյուիսը՝ NASA-ի Գոդարդ Տիեզերքում մարդկային տիեզերական թռիչքների ծրագրի ճարտարագետ և ճարտարապետ։ Թռիչքների կենտրոն Գրինբելթում, Մերիլենդ: «Դուք անընդհատ ռմբակոծվում եք որոշակի քանակությամբ ճառագայթման կողմից»:
Ճառագայթումն իր ամենահիմնականում պարզապես ալիքներ կամ ենթաատոմային մասնիկներ են, որոնք էներգիա են տեղափոխում մեկ այլ էություն՝ լինի դա տիեզերագնաց, թե տիեզերանավի բաղադրիչ: Տիեզերքում հիմնական մտահոգությունը մասնիկների ճառագայթումն է։ Էներգետիկ մասնիկները կարող են վտանգավոր լինել մարդկանց համար, քանի որ դրանք անցնում են հենց մաշկի միջով՝ էներգիա կուտակելով և ճանապարհին վնասելով բջիջները կամ ԴՆԹ-ն: Այս վնասը կարող է նշանակել ավելի ուշ կյանքում քաղցկեղի առաջացման ռիսկը կամ, վատագույն դեպքում, սուր ճառագայթային հիվանդություն առաքելության ընթացքում, եթե էներգետիկ մասնիկների չափաբաժինը բավականաչափ մեծ է:
Բարեբախտաբար մեզ համար, Երկրի բնական պաշտպանությունը արգելափակում է այս մասնիկներից բոլորը, բացառությամբ ամենաէներգետիկ, մակերեսին հասնելու համար: Հսկայական մագնիսական փուչիկը, որը կոչվում է մագնիտոսֆերա, որը շեղում է այս մասնիկների ճնշող մեծամասնությունը, պաշտպանում է մեր մոլորակը: Եվ մեր մթնոլորտը հետագայում կլանում է մասնիկների մեծ մասը, որոնք անցնում են այս փուչիկի միջով: Կարևոր է, քանի որ Միջազգային տիեզերական կայանը (ՄՏԿ) գտնվում է Երկրի ցածր ուղեծրում՝ մագնիսոլորտում, այն նաև ապահովում է մեծ պաշտպանություն մեր տիեզերագնացների համար:
«Մենք ունենք գործիքներ, որոնք չափում են ճառագայթային միջավայրը ISS-ի ներսում, որտեղ գտնվում է անձնակազմը, և նույնիսկ կայանից դուրս», — ասում է Քերի Լին՝ Հյուսթոնի NASA-ի Ջոնսոն տիեզերական կենտրոնի գիտնականը:
ISS-ի անձնակազմի այս մոնիտորինգը ներառում է նաև յուրաքանչյուր տիեզերագնացների կարճաժամկետ և կյանքի ընթացքում ճառագայթման չափաբաժինների հետևում՝ ճառագայթման հետ կապված հիվանդությունների ռիսկը գնահատելու համար: Թեև ՆԱՍԱ-ն Երկրի վրա ճառագայթման թույլատրվածից ավելի պահպանողական ճառագայթման սահմաններ ունի, տիեզերագնացները կարողանում են մնալ ՆԱՍԱ-ի սահմանաչափի տակ՝ ապրելով և աշխատելով ISS-ում՝ Երկրի մագնիսոլորտում:
Սակայն դեպի Մարս ճանապարհորդությունը տիեզերագնացներից պահանջում է ավելի հեռուն գնալ՝ Երկրի մագնիսական պղպջակների պաշտպանությունից դուրս:
«Մարսի վրա շատ լավ գիտություն կա անելու, բայց միջմոլորակային տիեզերք ճանապարհորդությունը ավելի շատ ճառագայթման ռիսկ է պարունակում, քան ցածր Երկրի ուղեծրում աշխատելը», — ասում է Գոդարդի տիեզերական ճառագայթման ինժեներ Ջոնաթան Փելիշը:
1976 թվականի հունիսին Viking 1 ուղեծրի կողմից արված այս լուսանկարում Մարսի փոշոտ կարմիր մակերևույթի վերևում գտնվող կիսաթափանցիկ շերտը նրա մթնոլորտն է: Երկրի մթնոլորտի համեմատ՝ Մարսի բարակ մթնոլորտը ավելի քիչ հզոր վահան է արագ շարժվող, էներգետիկ մասնիկների դեմ, որոնք ներթափանցում են բոլոր կողմերից, ինչը նշանակում է, որ Մարսի տիեզերագնացները պաշտպանվելու կարիք կունենան այս դաժան ճառագայթային միջավայրից:
Վարկ՝ NASA/Viking 1
Մարդկային առաքելությունը դեպի Մարս նշանակում է տիեզերագնացներ ուղարկել միջմոլորակային տարածություն առնվազն մեկ տարով, նույնիսկ Կարմիր մոլորակի վրա շատ կարճ մնալու դեպքում: Գրեթե ամբողջ ժամանակ նրանք կլինեն մագնիսոլորտից դուրս՝ ենթարկված տիեզերքի դաժան ճառագայթային միջավայրին: Մարսը չունի գլոբալ մագնիսական դաշտ, որը կարող է շեղել էներգետիկ մասնիկները, և նրա մթնոլորտը շատ ավելի բարակ է, քան Երկրինը, ուստի նրանք նվազագույն պաշտպանություն կստանան նույնիսկ Մարսի մակերևույթի վրա:
Ամբողջ ճանապարհորդության ընթացքում տիեզերագնացները պետք է պաշտպանված լինեն ճառագայթման երկու աղբյուրներից. Առաջինը գալիս է արևից, որը պարբերաբար արձակում է արեգակնային մասնիկների կայուն հոսք, ինչպես նաև երբեմն ավելի մեծ պայթյուններ արևի վրա հսկա պայթյունների հետևանքով, ինչպիսիք են արևի բռնկումները և պսակի զանգվածի արտանետումները: Այս էներգետիկ մասնիկները գրեթե բոլորը պրոտոններ են, և թեև արևը արձակում է դրանց անհասկանալի մեծ քանակություն, պրոտոնի էներգիան այնքան ցածր է, որ դրանք գրեթե բոլորը կարող են ֆիզիկապես պաշտպանվել տիեզերանավի կառուցվածքով:
Քանի որ արեգակնային ակտիվությունը մեծապես նպաստում է խորը տիեզերական ճառագայթման միջավայրին, այս ճառագայթային միջավայրի արևի մոդուլյացիայի ավելի լավ ըմբռնումը թույլ կտա առաքելությունը պլանավորողներին ավելի լավ որոշումներ կայացնել Մարսի ապագա առաքելության համար: ՆԱՍԱ-ն ներկայումս շահագործում է տիեզերանավերի նավատորմը, որն ուսումնասիրում է արևը և տիեզերական միջավայրը Արեգակնային համակարգում: Հետազոտության այս ոլորտի դիտարկումները, որոնք հայտնի են որպես հելիոֆիզիկա, օգնում են մեզ ավելի լավ հասկանալ արեգակնային ժայթքումների ծագումը և ինչ ազդեցություն ունեն այդ իրադարձությունները տիեզերական ճառագայթման ընդհանուր միջավայրի վրա:
«Եթե մենք հստակ գիտենք, թե ինչ է կատարվում, մենք չպետք է այդքան պահպանողական լինենք մեր գնահատականներում, ինչը մեզ ավելի շատ ճկունություն է տալիս առաքելությունը պլանավորելիս», — ասաց Փելիշը:
Էներգետիկ մասնիկների երկրորդ աղբյուրը ավելի դժվար է պաշտպանել: Այս մասնիկները գալիս են գալակտիկական տիեզերական ճառագայթներից, որոնք հաճախ հայտնի են որպես GCR: Դրանք լույսի արագությանը մոտ արագացած մասնիկներ են, որոնք մեր Արեգակնային համակարգ են ներթափանցում Ծիր Կաթինի այլ աստղերից կամ նույնիսկ այլ գալակտիկաներից: Արեգակնային մասնիկների նման, գալակտիկական տիեզերական ճառագայթները հիմնականում պրոտոններ են։ Այնուամենայնիվ, դրանցից ոմանք ավելի ծանր տարրեր են՝ սկսած հելիումից մինչև ամենածանր տարրերը: Այս ավելի էներգետիկ մասնիկները կարող են իրարից բաժանել ատոմները այն նյութում, որին նրանք հարվածում են, օրինակ՝ տիեզերագնացում, տիեզերանավի մետաղական պատերը, բնակավայրը կամ փոխադրամիջոցը, ինչի հետևանքով ենթաատոմային մասնիկները թափվում են կառուցվածքի մեջ: Այս երկրորդական ճառագայթումը, ինչպես հայտնի է, կարող է հասնել վտանգավոր մակարդակի։
Այս բարձր էներգիայի մասնիկներից և դրանց երկրորդային ճառագայթումից պաշտպանվելու երկու եղանակ կա՝ օգտագործել ավանդական տիեզերանավերի նյութերի ավելի մեծ զանգված կամ օգտագործել ավելի արդյունավետ պաշտպանիչ նյութեր:
Կառույցը շրջապատող նյութի մեծ ծավալը կկլանի էներգետիկ մասնիկները և դրանց հետ կապված երկրորդական մասնիկների ճառագայթումը, նախքան դրանք կհասնեն տիեզերագնացներին: Այնուամենայնիվ, տիեզերագնացներին պաշտպանելու համար զգալի զանգված օգտագործելը չափազանց թանկ կարժենա, քանի որ ավելի մեծ զանգված նշանակում է ավելի շատ վառելիք, որն անհրաժեշտ է արձակման համար:
Ավելի արդյունավետ պաշտպանող նյութերի օգտագործումը կնվազեցնի քաշը և ծախսերը, սակայն ճիշտ նյութ գտնելը պահանջում է հետազոտություն և հնարամտություն: ՆԱՍԱ-ն ներկայումս ուսումնասիրում է մի քանի հնարավորություններ, որոնք կարող են օգտագործվել ամեն ինչում՝ տիեզերանավից մինչև Մարսի բնակավայր և տիեզերական հագուստ:
«Մասնիկների ճառագայթումը դադարեցնելու լավագույն միջոցը այդ էներգետիկ մասնիկը նույն չափի մի բանի մեջ դնելն է», — ասաց Փելիշը: «Հակառակ դեպքում, կարող է նմանվել, որ եռանիվը ցատկում եք տրակտոր-կցասայլից»։
Քանի որ պրոտոններն ու նեյտրոնները չափսերով նման են, մեկ տարրն էլ չափազանց լավ արգելափակում է երկուսն էլ՝ ջրածինը, որն առավել հաճախ գոյություն ունի որպես միայն մեկ պրոտոն և էլեկտրոն: Հարմար է, որ ջրածինը տիեզերքի ամենաառատ տարրն է և կազմում է որոշ սովորական միացությունների զգալի մասեր, ինչպիսիք են ջուրը և պոլիէթիլենը: Ինժեներները կարող են օգտվել արդեն իսկ պահանջվող զանգվածից՝ վերամշակելով տիեզերագնացների աղբը պլաստիկով լցված սալիկների մեջ, որոնք օգտագործվում են ճառագայթային պաշտպանությունն ուժեղացնելու համար: Ջուրը, որն արդեն անհրաժեշտ է անձնակազմի համար, կարող է ռազմավարականորեն պահպանվել՝ տիեզերանավում կամ բնակավայրում ռադիացիոն փոթորկի համար մի տեսակ ապաստան ստեղծելու համար: Այնուամենայնիվ, այս ռազմավարությունն ունի որոշ մարտահրավերներ. անձնակազմը պետք է օգտագործի ջուրը, այնուհետև այն փոխարինի վերամշակված ջրով կյանքի աջակցության առաջադեմ համակարգերից:
Պոլիէթիլենը՝ նույն պլաստիկը, որը սովորաբար հանդիպում է ջրի շշերի և մթերային պարկերի մեջ, ունի նաև ճառագայթային պաշտպանության թեկնածուի ներուժ: Այն շատ ջրածնի պարունակությամբ և բավականին էժան է արտադրելու համար, սակայն այն բավականաչափ ամուր չէ մեծ կառուցվածք կառուցելու համար, հատկապես տիեզերանավ, որը արձակման ժամանակ անցնում է բարձր ջերմության և ուժեղ ուժերի միջով: Իսկ մետաղական կառուցվածքին պոլիէթիլեն ավելացնելը բավականին մեծ զանգված կավելացնի, ինչը նշանակում է, որ գործարկման համար ավելի շատ վառելիք կպահանջվի:
«Մենք առաջընթաց ենք գրանցել այս էներգետիկ մասնիկներից նվազեցնելու և պաշտպանելու հարցում, բայց մենք դեռ աշխատում ենք նյութ գտնելու վրա, որը լավ պաշտպանիչ է և կարող է հանդես գալ որպես տիեզերանավի հիմնական կառուցվածք», — ասում է Շեյլա Թիբոն, նյութերի հետազոտող: ՆԱՍԱ-ի Լանգլի հետազոտական կենտրոնը Հեմփթոնում, Վիրջինիա:
ՆԱՍԱ-ում մշակվող մեկ նյութը կարող է կատարել երկու գործն էլ. հիդրոգենացված բորի նիտրիդային նանոխողովակները, որոնք հայտնի են որպես հիդրոգենացված BNNTs, փոքր են, նանոխողովակներ՝ պատրաստված ածխածնից, բորից և ազոտից, ջրածնով ցրված է խողովակների միջև մնացած դատարկ տարածություններում: Բորը նաև հիանալի կլանող երկրորդական նեյտրոններ է, ինչը հիդրոգենացված BNNT-ները դարձնում է իդեալական պաշտպանիչ նյութ:
Այս համակարգչային մոդելավորումը, որը հիմնված է ՆԱՍԱ-ի Մարսի մթնոլորտի և ցնդող էվոլյուցիայի կամ MAVEN տիեզերանավի տվյալների վրա, ցույց է տալիս հոսքային արևային քամու փոխազդեցությունը Մարսի վերին մթնոլորտի հետ: MAVEN-ը տեղեկատվություն է հավաքում Մարսի տիեզերական միջավայրի մասին. տեղեկատվություն, որը առանցքային կլինի 2030-ականներին Մարս մարդու առաքելությունը պլանավորելու համար:
Վարկ՝ X. Fang, Կոլորադոյի համալսարան և MAVEN գիտական թիմ
Կարդացեք ավելին MAVEN-ի մթնոլորտային մասնիկների քարտեզագրման մասին
«Այս նյութը իսկապես ամուր է, նույնիսկ բարձր ջերմության դեպքում, ինչը նշանակում է, որ այն հիանալի է կառուցվածքի համար», — ասաց Թիբոն:
Հատկանշական է, որ հետազոտողները հաջողությամբ մանվածք են պատրաստել BNNT-ներից, ուստի այն բավականաչափ ճկուն է տիեզերական կոստյումների գործվածքի մեջ հյուսվելու համար՝ ապահովելով տիեզերագնացներին զգալի ճառագայթային պաշտպանություն նույնիսկ այն ժամանակ, երբ նրանք տիեզերական զբոսանքներ են կատարում տարանցիկ կամ դաժան Մարսի մակերեսի վրա: Թեև հիդրոգենացված BNNT-ները դեռ մշակման և փորձարկման փուլում են, դրանք կարող են լինել մեր հիմնական կառուցվածքային և պաշտպանիչ նյութերից մեկը տիեզերանավի, բնակավայրերի, տրանսպորտային միջոցների և տիեզերական կոստյումների համար, որոնք կօգտագործվեն Մարսի վրա:
Ֆիզիկական վահանները միակ տարբերակը չեն մասնիկների ճառագայթումը տիեզերագնացներին հասնելու համար: Գիտնականները նաև ուսումնասիրում են ուժային դաշտեր ստեղծելու հնարավորությունը: Ուժային դաշտերը միայն գիտաֆանտաստիկայի ոլորտը չեն. Ինչպես Երկրի մագնիսական դաշտը պաշտպանում է մեզ էներգետիկ մասնիկներից, համեմատաբար փոքր, տեղայնացված էլեկտրական կամ մագնիսական դաշտը, եթե բավականաչափ ուժեղ և ճիշտ կոնֆիգուրացիա ունենա, կստեղծի պաշտպանիչ փուչիկ տիեզերանավի շուրջ: կամ բնակավայր: Ներկայում այս դաշտերը մեծ մասշտաբով ստեղծելու համար կպահանջվեն սահմանափակ քանակությամբ ուժ և կառուցվածքային նյութ, ուստի ավելի շատ աշխատանք է անհրաժեշտ, որպեսզի դրանք իրագործելի լինեն:
Առողջության վրա ազդեցության ռիսկը կարող է կրճատվել նաև գործառնական եղանակներով, օրինակ՝ տիեզերանավի կամ Մարսի բնակավայրի հատուկ տարածք ունենալով, որը կարող է լինել ճառագայթային փոթորիկների ապաստարան. Տիեզերական զբոսանքի և հետազոտական արձանագրությունների նախապատրաստում ավելի խիստ պաշտպանված տիեզերանավից կամ բնակավայրից դուրս ժամանակը նվազագույնի հասցնելու համար. և ապահովել, որ տիեզերագնացները կարող են արագ վերադառնալ ներս, ճառագայթային փոթորկի դեպքում:
Ճառագայթային ռիսկի նվազեցմանը կարելի է մոտենալ նաև մարդու մարմնի մակարդակից: Չնայած հեռու, դեղամիջոցը, որը կհակազդի ճառագայթման ազդեցության որոշ կամ բոլոր առողջական ազդեցություններին, շատ ավելի հեշտ կդարձնի անվտանգ ճանապարհորդություն դեպի Մարս և հետադարձ պլանավորումը:
«Ի վերջո, ճառագայթման լուծումը պետք է լինի իրերի համակցությունը», — ասաց Փելիշը: «Որոշ լուծումներ տեխնոլոգիաներ են, որոնք մենք արդեն ունենք, ինչպես ջրածնով հարուստ նյութերը, բայց դրանցից մի քանիսը անպայմանորեն առաջադեմ գաղափարներ կլինեն, որոնց մասին մենք դեռ չենք էլ մտածել»:
Ավետ Սարդարյան 