چقدر زمان برای سفر ایمن به مریخ لازم است؟

به گزارش آنا، خروج از جو زمین و ورود به فضا همواره برای بسياري از افراد و علاقه مندان به نجوم جذاب بوده است. اما سفر بلندمدت به فضا، به عنوان مثال مأموریت به مریخ (Mars) تا چه اندازه ایمن خواهد بود؟ مدتی پیش ایلان ماسک، یکی از چهره های برجسته فناوری در عصر حاضر گفته بود: «رفتن به مریخ طولانی، خطرناک و سخت است و امکان دارد زنده برنگردید. اما یک ماجراجویی باشکوه و یک تجربه شگفت انگیز خواهد بود.»

ماسک در این گفتگو که آوریل امسال انجام داد هیچ ابایی از این نداشت که با صراحت بگوید: «راستش را بخواهید یک عده از مردم احتمالاً در همان ابتدا خواهند مُرد. ما نمی خواهیم کسی را مجبور کنیم. فقط مخصوص داوطلبان است.» همین موضوع باعث شد که مسئله ایمنی سفر به مریخ که مدتی است آژانس های مختلف فضایی از آن صحبت می کنند بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد.

حال نتایج تحقیقات جدیدی نشان می دهد سفر به مریخ به مدت چهار سال غیرممکن نیست. البته هنوز هیچ آژانس فضایی تاریخ قطعی برای سفر به مریخ تعیین نکرده است. اسپیس ایکس در دسامبر سال گذشته با قطعیت اعلام کرد که بسیار مطمئن است تا ۲۰۲۶ انسان را به مریخ اعزام خواهد کرد. با این حال تخمین ناسا چیز دیگری است. آن ها گمانه زنی کرده اند که این اتفاق تا ۲۰۳۰ رخ نخواهد داد. اما سفر به مریخ چگونه خواهد بود؟

اعزام مسافران به مریخ مستلزم آن است که دانشمندان و مهندسان بر یک سری از موانع تکنولوژیکی و ایمنی غلبه کنند. یکی از این تهدیدها، خطر جدّي ناشی از تابش و مواجهه با ذرات خورشید و ستاره های دور است.

ذرات و تابش ستارگان، بلای جان

خورشید و سایر ستاره ها هر لحظه از خود ذراتی را به اطراف صادر می کنند که در صورت برخورد با انسان میتواند برایمان تهدیدآمیز باشد. به لطف میدان مغناطیسی زمین بسياري از عوامل تهدید هرگز وارد جو نمی شوند. ولی اوضاع در خارج از سیاره آبی به گونه دیگری است. در مدل سازی مشخص شد که داشتن پوسته فضا پیما (Spacecraft) از ماده ای نسبتاً ضخیم میتواند به محافظت از فضانوردان در برابر تشعشعات کمک کند.

در مقاله جدیدی که در مجله «اسپیس ودر» (Space Weather) منتشر شده است، یک تیم بین المللی از دانشمندان فضایی، از جمله محققان «یوسی ال ای» (UCLA)، با یک «بله» و یک «خیر» به این دو پرسش پاسخ داده اند. پاسخ به دو پرسش کلیدی تا حد زیادی کمک می کند تا دانشمندان بتوانند بر موانعی که پیش رویشان است غلبه کنند:اولاً اینکه آیا تشعشع ذرات در طول سفر رفت وبرگشت به سیاره سرخ خطری بیش از حد برای زندگی انسانها ایجاد می کند؟ و ثانیاً آیا زمان دقیق ماموریت به مریخ می تواند به محافظت از فضانوردان و فضاپیما دربرابر تابش کمک کند؟

مسأله کلیدی این است که نظریات ایلان ماسک پذیرفتنی نیست و بشر فقط زمانی باید پا به مریخ بگذارد که مطمئن باشد می تواند با خیال راحت به آن جا سفر کند و همچنین از آنجا به زمین برگردد. حال نتایج جدید تحقیقات پژوهشگران نشان می دهد این سفر به شرطی که فضاپیما دارای حفاظ کافی باشد و سفر رفت وبرگشت کوتاه تر از تقریباً چهار سال باشد، نشدنی نیست. ولی زمان مأموریت انسان به مریخ درواقع می تواند در موفق بودن یا نبودن آن تفاوت ایجاد کند: دانشمندان تشخیص داده اند که بهترین زمان برای سفر به مریخ از زمین، وقتی است که فعالیت خورشیدی در اوج خود باشد که به «مکسیمم خورشیدی» (solar maximum) معروف است.

بشر به فناوری حفاظت در برابر ذرات دست یافته است

محاسبات دانشمندان نشان می دهد که میتوان یک فضاپیمای حاضر در مریخ را از ذرات پرانرژی خورشید محافظت کرد زیرا در «مکسیمم خورشیدی»، خطرناک ترین و پرانرژی ترین ذراتی که از کهکشان های دور می آیند با افزایش فعالیت خورشیدی منحرف می شوند. سفر به مریخ غیرقابل تصور نیست. به گفته یوری اشپریتس (Yuri Shprits)، متخصص ژئوفیزیک از UCLA «بطور متوسط پرواز به مریخ حدود ۹ ماه به طول می انجامد بنابراین بسته به زمان پرتاب و سوخت موجود محتمل است که انسان طی یک ماموریت بتواند در کم تر از دو سال به مریخ برسد و دوباره به زمین بازگردد.» البته قابل ذکر است که این تحقیق تنها روی همین مسئله تمرکز کرده و مسائلی همچون تأمین غذا و استحمام و... برای مدت ۲ سال یا ۴ سال هنوز به یک سرحد نهایی نرسیده است.

اشپریتس می گوید: «این تحقیق نشان می دهد در حالی که تابش های فضایی، محدودیت های شدیدی را در مورد سنگینی فضاپیما و زمان پرتاب ایجاد می کنند و مشکلات فنی را برای ماموریت به مریخ به وجود می آورد، ولی درمجموع چنین مأموریتی قابل اجرا است.»

نه به سفر طولانی‌تر از چهار سال

با این وجود محققان مأموریتی طولانی تر از چهار سال را توصیه نمی کنند زیرا طولانی تر بودن سفر میتواند فضانوردان را در معرض میزان خطرناکی از تشعشعات کیهانی در طول سفر رفت وبرگشت قرار دهد. این محاسبات حتی با این فرض انجام شده که آن ها در هنگامی که نسبتاً امن تر از زمان های دیگر است، به مریخ بروند. در این تحقیق همچنین ذکر شده است که خطر اصلی چنین پروازی ذرات خارج از منظومه شمسی خواهد بود.

اشپریتس و همکارانش از «ام آی تی » (UCLA،( MIT، مؤسسه علم و فناوری اسکالکوو مسکو و انستیتوی تحقیقاتی «جی اف زد» (GFZ) آلمان، مدل های ژئوفیزیکی تابش ذرات را برای یک چرخه خورشیدی با مدل هایی از نحوه تأثیر تابش بر مسافر انسانی و یک فضاپیما بررسی کردند. در مدل سازی مشخص شد که داشتن پوسته فضاپیما از ماده ای نسبتاً ضخیم میتواند به محافظت از فضانوردان در برابر تشعشعات کمک کند اما اگر ضخامت این محافظ بسیار زیاد باشد در واقع می تواند میزان تابش ثانویه را که در معرض آن قرار می گیرند افزایش دهد.

دو نوع اصلی تابش خطرناک در فضا، ذرات پرانرژی خورشید و اشعه های کیهانی از کهکشان های دیگر است. شدت هر دو نوع تابش ولی به فعالیت خورشید بستگی دارد. اشپریتس می گوید: «فعالیت پرتوهای کیهانی در ۶ تا ۱۲ ماه پس از مکسیمم خورشیدی به کم ترین حد خود میرسد در حالیکه شدت ذرات انرژی خورشیدی (Solar energy) در مکسیمم خورشیدی بالاتر است.»