سفر مرگبار در انتظار فضانوردان مریخ

نخستین کاوشگران مریخ احتمالا با خطراتی بیش از حد انتظار، مواجه می‌شوند.

بر اساس مطالعه‌ای که محققان بر روی موش‌ها انجام داده‌اند، به این نتیجه رسیده‌اند که تشعشعات کیهانی خطرات فراوانی برای سلامتی انسان در پی خواهد داشت. ناسا پیش از این اعلام کرده بود که در دهه 2030، فضانوردان را به مریخ می‌فرستد و هم‌اکنون مشغول طراحی و ساخت کپسول فضایی به نام اوریون و موشک بزرگی به نام سیستم پرتاب فضایی (SLS) است. چینی‌ها هم می‌خواهند بین دهه 2020 تا 2030 انسان را به سیاره سرخ بفرستند. به نظر می‌رسد که آژانس فضایی فدرال روسیه (روسکاسموس) هم برنامه‌هایی برای سفر به مریخ دارد.

در همین حال، ایلان ماسک، تکنولوژیست و کارآفرین مشهور و اسپیس ایکس می‌خواهند که هزینه سفر به مریخ را کاهش دهند تا بتوانند روزی مستعمره‌ای یک میلیون نفری در سیاره سرخ بسازند. ماسک اعلام کرده، می‌خواهد طی چند سال آینده یک میلیون نفر را با هزینه‌ای کمتر از ۲۰۰ هزار دلار در مریخ ساکن کند. سپتامبر سال گذشته بود که او اهدافش را در شصت و هفتمین کنفرانس بین‌المللی فضانوردی گوادالاخارا، مکزیک تشریح کرد. ایلان ماسک می‌گوید، شرکت اسپیس ایکس را در سال ۲۰۰۲، مشخصا برای کمک به تبدیل انسان به «گونه‌ای چند سیاره‌ای» تاسیس کرده است. هدف این شرکت فضایی خصوصی، ساخت کلان ‌شهری در مریخ با استفاده از ناوگانی از فضاپیماها و موشک‌ها به نام سیستم حمل ‌و نقل بین سیاره‌ای (ITS) است.

در خلال این طرح یک میلیون نفر در زمانی در قرن حاضر در چهار مرحله مهم به مریخ فرستاده می‌شوند؛ مراحلی که به ترتیب عبارت‌اند از: دیده‌بانی از زمین کره مریخ، ساخت و ایجاد کارخانه تولید سوخت، ارسال چند پیشگام و در نهایت ارسال گروهی انسان.

اما مطالعه جدید نشان می‌دهد که قرار گرفتن موش‌ها در برابر تشعشات کیهانی، خطر ابتلا به سرطان را در آن‌ها افزایش می‌دهد. به این ترتیب، مسافران آینده مریخ، ممکن است که با خطراتی بیش از چیزی که انتظار می‌رفت مواجه شوند. در مطالعه‌ای که به تازگی در نشریه «نیچر» منتشر شده، محققان دلیل عمده این خطرات را تشعشعات کیهانی ذکر کرده‌اند.

زمین میدان مغناطیسی قوی و جو متراکمی دارد که از انسان در برابر تشعشعات مضر کیهانی محافظت می‌کند. اما در فضای عمیق، فضانوردان مستقیما در معرض تشعشعات کیهانی که از ستارگان دوردست کهکشان می‌آیند، قرار می‌گیرند. این تشعشات به بافت‌های بدن انسان آسیب می‌رساند، مشکلات سلامتی زیادی به وجود می‌آورد و عمر را کاهش می‌دهد
زمین میدان مغناطیسی قوی و جو متراکمی دارد که از انسان در برابر تشعشعات مضر کیهانی محافظت می‌کند. اما در فضای عمیق، فضانوردان مستقیما در معرض تشعشعات کیهانی که از ستارگان دوردست کهکشان می‌آیند، قرار می‌گیرند. این تشعشات به بافت‌های بدن انسان آسیب می‌رساند، مشکلات سلامتی زیادی به وجود می‌آورد و عمر را کاهش می‌دهد.

خطر تشعشات کیهانی

تشعشعات کیهانی خطراتی زیادی برای انسان دارند، می‌توانند منجر به آسیب‌دیدگی دی‌ان‌ای شوند، دید فرد را از بین ببرند و یا به سیستم عصبی و گردش خون انسان آسیب برسانند. البته این‌ها برخی از مهم‌ترین خطراتی است که فضانوردان آینده مریخ با آن مواجه می‌شوند.

چرا که ما هنوز نمی‌دانیم، مسافران آینده مریخ با چه میزانی از تشعشات کیهانی برخورد می‌کنند. ما انسان‌ها روی زمین با توجه به اینکه جو زمین مقدار زیادی از انرژی مضر را جذب می‌کند، چندان در معرض تشعشعات خورشیدی مضر قرار نمی‌گیریم. موضوع دیگر اینکه، میدان مغناطیسی قوی زمین همچون یک سپر از سیاره در برابر توفان‌های خورشیدی محافظت می‌کنند، اما بعید است، مریخ چنین سپری داشته باشد.

محققان در این مطالعه همچنین به اثرات جانبی و ثانویه تشعشات کیهانی هم پرداخته‌اند. در واقع، سلول‌های بدن که در اثر برخورد با ذرات باردار بسیار پر انرژی یا همان تشعشعات کیهانی آسیب دیده و جهش پیداکرده‌اند، می‌توانند سلول‌هایی که مستقیما تحت تاثیر اشعه‌های فضایی قرار نگرفته‌اند را در خطر قرار دهند. بر اساس یافته‌های محققان دانشگاه نوادا، لاس‌وگاس، در معرض تشعشعات کهکشانی قرار گرفتن، می‌تواند هسته سلول‌ها را نابود کند و همچنین موجب جهش سلولی شود که می‌تواند منجر به ابتلا به سرطان شود. سلول‌های آسیب دیده، سیگنال‌هایی را به سلول‌های سالم اطراف می‌فرستند و احتمالا ریز محیط سلولی را تغییر می‌دهند. این سیگنال‌ها سلول‌های سالم را تغییر داده که موجب تشکیل تومور و یا سرطان می‌شوند.

استارتاپ StemRad به تازگی از جلیقه‌ ضد اشعه خود به نام AstroRad رونمایی کرده است که قرار است در کپسول فضایی اوریون (ناسا مورد آزمایش قرار گیرد. فضاپیمای اوریون قرار است، در اواخر سال ۲۰۱۸ نخستین ماموریت خود در مدار ماه را به انجام رساند. شرکت سازنده AstroRad اعلام کرده، نخستین جلیقه ضد اشعه AstroRad تا پایان سال جاری آماده استفاده خواهد بود. قرار است در ابتدا این جلیقه در ماموریتی بدون سرنشین مورد آزمایش قرار گیرد
استارتاپ StemRad به تازگی از جلیقه‌ ضد اشعه خود به نام AstroRad رونمایی کرده است که قرار است در کپسول فضایی اوریون (ناسا مورد آزمایش قرار گیرد. فضاپیمای اوریون قرار است، در اواخر سال ۲۰۱۸ نخستین ماموریت خود در مدار ماه را به انجام رساند. شرکت سازنده AstroRad اعلام کرده، نخستین جلیقه ضد اشعه AstroRad تا پایان سال جاری آماده استفاده خواهد بود. قرار است در ابتدا این جلیقه در ماموریتی بدون سرنشین مورد آزمایش قرار گیرد

محققان از یک مدل تاثیر غیر هدفمند رشد سرطانی استفاده کرده‌اند تا چیزی که دانشمندان برای اولین بار در سال ۱۹۹۲ متوجه آن شده بودند را دوباره تائید کنند. در واقع روشی که سلول‌ها بدون اینکه مستقیما در معرض پرتوهای کیهانی قرار گرفته باشند، تحت تأثیر قرار می‌گیرند. به خوبی می‌دانیم که تشعشعات کیهانی به لطف افزایش میزان یونیزاسیون می‌تواند مشکلات سلامتی متعددی به وجود بیاورد، از جمله سرطان و بیماری‌های مرتبط به گردش خون. این خطر یکی از مسائل اصلی خارج شدن از مدار زمین است.

محققان هنوز دقیقا در مورد خطرات بعد از آن اطمینان ندارند، اما در این زمینه تحقیقاتی در جریان است. این یکی از دلایلی است که اسکات کِلی فضانورد ناسا، تقریبا یک سال را در فضا گذراند تا تاثیر بیشتر اثرات اقامت بلندمدت در فضا را مشخص کنند.

تحقیقات دوقلوهای ناسا که هم‌اکنون در حال یکپارچه‌سازی نتایج است. محققان این برنامه ناسا را گروه منحصربه‌فردی از متخصصان مختلف در زمینه‌های ژنتیکی و فیزیولوژیکی تشکیل می‌دهند. درحالی‌که اسکات کِلی یک سال را در ایستگاه فضایی بین‌المللی سپری کرد، برادر دوقلوی او، فضانورد بازنشسته ناسا مارک، در زمین به سر می‌برد. محققان ناسا می‌گویند، مقایسه نمونه‌های بیولوژیکی این دوقلوها، اطلاعات مهمی را در مورد چگونگی تأثیر فضا بر بدن انسان در اختیار محققان ناسا قرار خواهد داد. این مطالعات ژنتیکی پیشگامانه، به ناسا کمک خواهد کرد ایمنی فضانوردان طی سفر آینده به مریخ را فراهم کند. ناسا اعلام کرده، نتایج تحقیقات دوقلوهای ناسا، اواخر سال جاری و یا اوایل سال ۲۰۱۸ منتشر می‌شود.

اطلاعات بیشتر در این زمینه هم به وسیله کاوشگر کریاسیتی به دست آمد که از نوامبر سال ۲۰۱۱ تا اوت سال ۲۰۱۲، سفر هشت ماهه ای را به سوی سیاره سرخ انجام داد. دانشمندان دریافتند که تجهیزات این کاوشگر تا هزار برابر بیشتر از زمین در معرض تشعشعات قرار گرفته‌اند.

مشخصا واضح است که نمی‌خواهیم فضانوردان در راه مریخ بمیرند و یا بیمار شوند. همچنین باید مطمئن شویم توانایی‌های شناختی فضانوردان مأموریت‌های آینده مریخ در سفر به این سیاره آسیب نمی‌بیند. محققان می‌گویند، مطالعات بیشتری قبل از شروع هر مأموریت طولانی‌مدت فضایی، الزامی و ضروری است.

فرانسیس کوچینوتا محقق ارشد این مطالعه می‌گوید:

آزمایش‌های مربوط به مریخ نیاز به ماموریت‌های ۹۰۰ روزه و یا بیشتر دارد و شامل اقامت بیش از یک ساله در اعماق فضا دارد تا امکان مواجه با تمام انرژی یون‌های سنگین اشعه کیهانی غیرقابل اجتناب باشد. سطح کنونی محافظت از پرتوهای کیهانی، در بهترین حالت می‌تواند به میزان متوسطی خطرات ناشی از آن را کاهش دهد.

محققان پیش از این دریافته بودند که قرار گرفتن در معرض تشعشعات کیهانی می‌تواند منجر به ضایعات مغزی در فضانوردان شود. محققان می‌گویند، محیط فضا خطرات منحصر به فردی برای فضانوردان دارد. قرار گرفتن در معرض این ذرات، می‌تواند منجر به طیف وسیعی از عوارض بالقوه دستگاه عصبی مرکزی همچون، نقص حافظه، اضطراب، افسردگی و اختلال در تصمیم‌گیری شود که می‌تواند در طول سفر رخ  دهد و تا مدت‌ها پس از سفر فضایی تداوم داشته باشد. بسیاری از این عواقب نامطلوب شناختی، ممکن است در طول زندگی به پیشرفت خود ادامه دهد.

البته درحالی‌که مشکلاتی از قبیل زوال عقل به ماه‌ها زمان برای بروز احتیاج دارند، زمان موردنیاز برای مأموریت مریخ می‌تواند، برای پیشرفت این اختلالات کافی باشد. بااین‌وجود، خدمه ایستگاه فضایی بین‌المللی که به مدت طولانی مشغول به فعالیت در فضا بوده‌اند، با چنین مشکلی مواجه نشده‌اند. البته این افراد با همان سطح بمباران تشعشات کیهانی برخورد نکرده‌اند، چراکه در مدار زمین هنوز هم تحت پوشش لایه محافظ زمین مگنتوسفر هستند. چند ماه قبل هم، نتایج مطالعه‌ای نشان داده بود، سفرهای فراتر از سپر مغناطیسی زمین می‌تواند، موجب به خطر افتادن سلامت قلب و عروق فضانوردان شود.

هم‌اکنون می‌دانیم که محافظت از تشعشات کیهانی برای سالم رسیدن به مریخ و زندگی در سطح آن، اهمیت بسیار زیادی دارد. اما واضح است که حفاظت‌های بیشتری مورد نیاز است و همچنین چگونگی مهندسی روش‌های مقابله با این خطرات، نقش مهمی در مأموریت‌های آینده فضایی ایفا می‌کند.

اما این به چه معناست؟ آیا باید سفر به مریخ را قبل از اینکه شروع شود، متوقف کنیم؟

خیر. اکنون سازمان‌های فضایی و شرکت‌های خصوصی فعالانه در حال انجام آزمایش‌هایی روی تشعشات کیهانی هستند. استارتاپی به تازگی توانسته، جلیقه‌ای بسازد که بتواند میزان تشعشعات کیهانی وارد شده به فرد را کاهش دهد. این استارتاپ که StemRad نام دارد، به تازگی از جلیقه‌ ضد اشعه خود به نام AstroRad رونمایی کرده که قرار است در کپسول فضایی اوریون ناسا مورد آزمایش قرار گیرد.

فضاپیمای اوریون قرار است، در اواخر سال ۲۰۱۸ نخستین ماموریت خود در مدار ماه را به انجام رساند. شرکت سازنده AstroRad اعلام کرده، نخستین جلیقه ضد اشعه AstroRad تا پایان سال جاری آماده استفاده خواهد بود. قرار است در ابتدا این جلیقه در ماموریتی بدون سرنشین مورد آزمایش قرار گیرد.

در همین حال، محققان ناسا به تازگی پیشنهادی برای ساخت استفاده از یک سپر مغناطیسی مصنوعی در مریخ ارائه داده‌اند. در واقع، یکی از فرضیات دانشمندان برای عدم وجودت حیات و سردی مریخ، از بین رفتن میدان مغناطیسی مریخ در حدود ۴.۲ میلیارد سال قبل است. درواقع بدون میدان مغناطیسی مریخ، بخش زیادی از جو مریخ به‌تدریج در اثر بادهای خورشیدی از بین رفته است.

محققان ناسا می‌گویند، هنوز شانسی برای حفاظت از بخش‌های سالم جو مریخ وجود دارد. این محققان پیشنهاد نصب یک سپر مغناطیسی در نقطه لاگرانژی L1 مریخ را داده‌اند تا با ایجاد میدان مغناطیسی مصنوعی، امکان منحرف کردن بادهای خورشیدی و دیگر تشعشات کیهانی وجود داشته باشد. شبیه‌سازی محققان حتی نشان می‌دهد، جو مریخ می‌تواند به‌قدری ضخیم شود که امکان ذوب دی‌اکسید کربن موجود در قطب شمال سیاره را فراهم کند و اثرات گلخانه‌ای آن می‌تواند؛ موجب ذوب یخ‌ها و به جریان افتادن دوباره اقیانوس‌های مریخ شود. با توجه به این سناریو جالب‌توجه، لازم به گفتن نیست که شرایط آینده مریخ، می‌تواند برای کاوشگران آینده سیاره سرخ بسیار مساعدتر باشد.

اجرای این طرح آن‌طور که به نظر می‌رسد، غیرعملی نیست. درواقع محققان پیش‌ازاین ساخت و توسعه سازه‌های بادی را آغاز کرده‌اند که مگنتوسفر لازم برای این کار را ایجاد می‌کند. بزرگ‌ترین چالش برای اجرای این طرح پیشنهادی، تنها زمان است.

درحالی‌که نصب این سپر اثری نسبتا سریع بر روی تشعشعات کیهانی سیاره دارد، اما هنوز به‌درستی مشخص نیست، ضخیم کردن جو و افزایش دمای سطحی مریخ، به چه میزان زمان نیاز دارد. درواقع، سپر مغناطیسی نیازمند نوعی زمینی سازی (فرایندهایی همچون ایجاد اتمسفر، گرم نگه‌داشتن اتمسفر و جلوگیری از دست رفتن اتمسفر و نشت آن به فضای بیرونی) است که حتی یک تغییر نسبتا سریع در آن، به دهه‌ها زمان نیاز دارد. اما ناسا و اسپیس ایکس می‌خواهند در سال‌های پیش رو گام بر روی سیاره مریخ بگذارند.

به گفته محققان، خطر سرطان برای فضانوردان در یک ماموریت ۹۰۰ روزه مریخ (شامل سفر ۲۰۰ روزه به‌سوی مریخ، سپری کردن ۵۰۰ روز در سیاره سرخ و ۲۰۰ روز هم برای بازگشت به زمین) به‌طور چشمگیری بالا خواهد بود. برآوردهای محققان نشان می‌دهد که شانس اینکه یک فضانورد در اثر سرطان نسبت به تشعشات بمیرد، یک ‌به‌ هشت است! یعنی از هر هشت فضانورد یک نفر بر اثر سرطان جان می‌دهد که میزان قابل‌توجهی است
به گفته محققان، خطر سرطان برای فضانوردان در یک ماموریت ۹۰۰ روزه مریخ (شامل سفر ۲۰۰ روزه به‌سوی مریخ، سپری کردن ۵۰۰ روز در سیاره سرخ و ۲۰۰ روز هم برای بازگشت به زمین) به‌طور چشمگیری بالا خواهد بود. برآوردهای محققان نشان می‌دهد که شانس اینکه یک فضانورد در اثر سرطان نسبت به تشعشات بمیرد، یک ‌به‌ هشت است! یعنی از هر هشت فضانورد یک نفر بر اثر سرطان جان می‌دهد که میزان قابل‌توجهی است.

مورد دیگری که محققان در این مطالعه به آن اشاره کرده‌اند، این است که تفاوت زیادی بین میزان سرطان در مدل‌های حیوانی (مشخصا موش) و در انسان وجود دارد. به همین دلیل به گفته محققان، در این مورد باید مطالعات بیشتری صورت گیرد.

اما آیا محققان با افزودن به شکاف اطلاعاتی دقیقا خواسته‌اند که کاشفان آینده فضاهای عمیق و سازمان‌های فضایی در مورد برنامه‌های خود احتیاط بیشتری داشته باشند؟ شاید، چراکه به نظر می‌رسد، این مطالعه به مذاق برخی از محققان خوش نیامده است. رابرت زوبرن، مهندس هوافضایی و بنیان‌گذار انجمن مریخ (Mars Society)، یکی از این محققان است. او چند ماه قبل در یک بیانیه‌ای تند، کوچینوتا را «دلال تشعشات» خواند و گفت، مطالعه او هیچ‌چیز جدیدی ندارد.

رئیس انجمن مریخ، دو ماه قبل (7 اوت) با انتشار بیانیه‌ای با عنوان «حمله دوباره دلالان تشعشعات» در وب‌سایت انجمن مریخ نوشت:

تشعشات کیهانی نمی‌تواند اکتشافات انسان در مریخ را متوقف کند و نباید تبدیل به بهانه‌ای برای به تاخیر انداختن ماموریت (مریخ) شود. قابل‌فهم است که محققان تشعشات فضایی بخواهند، ازلحاظ مالی تامین شوند، اما نباید اطلاعات نادرست را منتشر کنند.

انجمن مریخ سازمان غیرانتفاعی فضایی است که به‌منظور ارتقای اکتشافات و برنامه‌های استعمار مریخ در سال ۱۹۹۸ توسط دکتر رابرت زوبین و دیگر دانشمندان تاسیس شده است. هدف اصلی این سازمان، آموزش مردم، رسانه‌ها و دولت در مورد مزیت‌های کاوش مریخ، اهمیت برنامه‌ریزی برای مأموریت انسان به مریخ در دهه‌های آینده و لزوم حضور دائمی انسان در سیاره سرخ است.

اما ناسا به دفاع از کوچینوتا پرداخته است؛ شیلا تیبو، محقق علوم مواد از مرکز تحقیقات لانگلی ناسا، گفت:

کمیسیون بین‌المللی حفاظت در برابر پرتو و شورای ملی حفاظت و ارزشیابی پرتو، اطلاعات علمی و پزشکی درباره آسیب تشعشات کیهانی به انسان‌ها را ارائه می‌کنند و تلاش می‌کنند با محدودیت‌های تشعشعات کیهانی مقابله کنند، محدودیت‌هایی همچون اینکه انسان بدون خطر تا چه حد می‌تواند در معرض تشعشعات قرار بگیرد.

او در ادامه گفت:

 کوچینوتا محصول ناسا است، او سرعت (برنامه‌های فضایی) را کم نمی‌کند، تحقیقات او باید جدی گرفته شوند.

با این حال، تیبو می‌گوید، به نظر نمی‌رسد در برآوردهای کوچینوتا، نوآوری‌های ناسا برای محافظت در برابر تشعشات کیهانی در نظر گرفته شده باشند. ناسا از روش‌های محافظتی مختلفی هم در فضاپیما و هم در سیاره سرخ بهره خواهد برد، جو رقیق مریخ می‌تواند، حدود ۴۰ درصد از تشعشات خورشیدی را مسدود کند و اقامتگاه‌های مریخی همچون زیستگاه گنبدی هم می‌تواند از انسان در برابر چنین تشعشاتی محافظت کند.

طرح سکونت‌گاه یخی که طرح پیشنهادی محققان مرکز تحقیقات لانگلی ناسا است، سازه‌ای شفاف متشکل از پوسته یخی تودرتو باهدف استفاده از آب مایع مریخ در دماهای پایین است. این سازه دارای یک پوسته بیرونی، گنبد داخلی و باغ هیدروپونیک (کشاورزی بدون خاک) در محوطه جلوی سازه است که غذا و اکسیژن را برای ساکنانش فراهم می‌کند. همچنین استفاده از یخ این مزیت را دارد که امکان عبور نور طبیعی به سازه را فراهم می‌کند و درعین‌حال از ساکنانش در برابر تابش تشعشات خورشیدی و کهکشانی محافظت می‌کند. این در حالی است که دانشمندان مدت‌ها است به دنبال جایگزین مصنوعی برای نور خورشید هستند؛ اما این نورها برای حفظ چرخه روزمره خورشید برای حفظ تعادل روانی و توانایی جسمانی خدمه کافی نیستند. همچنین ایده‌های دیگر همچون حفاری و ساخت زیستگاه زیرزمینی هم مطرح شده است. سفر ۹۰۰ روزه به مریخ هم می‌تواند کاهش یابد.

تیبو می‌گوید:

 اگر همه این برنامه‌ها را در نظر بگیریم، می‌توانیم خطرات سفر به مریخ را کاهش دهیم. محاسبات اولیه ما تا به امروز نشان می‌دهد که می‌توانیم به آنجا برسیم، هنوز امیدی داریم.

ناسا تشعشعات کیهانی را اولویت اول مطالعات خود قرار داده است، اما همه تلاش‌ها شاید به این منتهی شود که انسان هیچ‌گاه و یا حداقل تا دهه ۲۰۳۰ به آنجا نرسد. ناسا اعلام کرده که برنامه ما این است که انسان‌های سالم را به مریخ بفرستیم و به زمین بازگردانیم. تا زمانی که از ایمنی مطمئن نشویم، آن‌ها را به مریخ نمی‌فرستیم.

.

منبع: businessinsider



ارسال نظر