בסוף 2022 שוגרה משימת ארטמיס 1, חללית אוריון לא מאוישת שהקיפה את הירח. זו היתה משימה לבדיקת התפקוד של החללית ומערכותיה, לפני המעבר לטיסות מאוישות, שהגיע בסופו של דבר רק השנה. המשימה כללה גם ניסוי באפוד מיוחד להגנה מקרינה שפיתחה החברה הישראלית סטמראד (StemRad). האפוד מיועד להגן על אסטרונאוטים מפני חלקיקי "רוח השמש" – החלקיקים הטעונים שנפלטים מהשמש במהירות עצומה. במינון גבוה, כמו בעת סערת שמש, רמת החשיפה עלולה לגרום לאסטרונאוטים למחלת קרינה שפוגעת בתפקוד ועלולה לגרום למוות, זאת נוסף על ההשפעות המצטברות של החשיפה לקרינה, שעלולות להגדיל את הסיכון לחלות בסרטן בעתיד.
גלריה
הבובות זוהר (משמאל, עם אפוד המגן) והלגה בחללית אוריון לקראת השיגור של משימת ארטמיס 1. בצד ימין: מאמר המחקר על אפוד המגן בשער הגיליון של Science Advances
(צילום: DLR)
הניסוי בוצע עם סוכנות החלל הישראלית במסגרת הסכמי ארטמיס עם נאס”א, ובשיתוף סוכנות החלל של גרמניה (DLR). הוא כלל שתי בובות אדם עם פלג גוף עליון בגודל טבעי, מרושתות באלפי חיישני קרינה ממגוון סוגים. אחת הבובות, שקיבלה את השם זוהר, לבשה את אפוד המגן של החברה, אסטרוראד (AstroRad), והאחרת, הלגה, הייתה נטולת מיגון. לאחר הניתוח הראשוני של הנתונים דיווחנו כאן על הצלחה של הניסוי, אבל אמש (יום ד'), כמעט ארבע שנים אחרי המשימה, מתפרסם בכתב העת Science Advances המאמר המדעי שמסכם את הניסוי, לאחר ביקורת עמיתים קפדנית, ומראה בבירור את יעילות המיגון של האפוד מפני הקרינה בחלל.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
האמא של ההפריה החוץ-גופית
עצם העניין: סידן וויטמין D
הבינה שפיצחה את שפת החלבונים
"הייתה אנליזה מפרכת של הנתונים ואחר כך תהליך עוד יותר מפרך של ביקורת עמיתים, אבל הצלחנו לוודא ולתת סימוכין מדעיים לטענה הראשונית שאפוד המגן הצליח מאוד", אמר אורן מילשטיין, מנכ”ל סטמראד ומייסד שותף של החברה, לאתר מכון דוידסון. "אם תתרחש סערת שמש בזמן שאסטרונאוטים שוהים בחלל, האפוד הזה יהיה אמצעי חשוב בהגנה עליהם".
הגנה טובה
משימת ארטמיס 1 ארכה 25 יום, ובמהלכה לא נרשמה פעילות חריגה של השמש, כך שאי אפשר היה לבדוק את האפוד בתנאי אמת. במקום זאת השתמשו החוקרים במעבר של החללית דרך חגורות ון אלן - האזור שבו קווי השדה המגנטי של כדור הארץ לוכדים את החלקיקים הטעונים. “על בסיס המעבר בחגורות ון אלן עשינו השלכה לשתיים מסערות השמש החזקות ביותר שנמדדו, זו של 1972, והסערה של 1989, שהייתה קטנה יותר מבחינת כמות החלקיקים, אבל הם היו אנרגטיים יותר", הסביר מילשטיין. "נתוני החיישנים העלו כי באירוע של 1972 אסטרונאוט עם האפוד היה סופג 60 אחוז פחות קרינה מאשר אסטרונאוט שלא לבש אותו, ובאירוע של 1989 – הגנה של כמעט 40 אחוז".
הדמיה של צוות החללית
(איור: NASA/LM/DLR)
את הנתונים ניתח צוות של חוקרים בהובלת ג’ורדן חורי, המדען הראשי של סטמראד, עם מדענים מסוכנות החלל הגרמנית, מנאס”א ומחברת לוקהיד מרטין שבנתה את החללית. הם גם השוו את רמת ההגנה של האפוד על איברים מסוימים בגוף, ומצאו שבחלקם ההגנה טובה יותר, ובאחרים - טובה פחות.
למשל הכבד של זוהר היה סופג 64 אחוז פחות קרינה באירוע של 1972, הקיבה 67 אחוז פחות והריאות 61 אחוז פחות. לעומת זאת, בלוטת התריס ספגה רק 30 אחוז פחות קרינה, הוושט 44 אחוז פחות והלב – 53 אחוז פחות. גם במקרים האלה עדיין מדובר בהגנה משמעותית מאוד. לדברי מחברי המחקר, אפוד המגן יאפשר לאסטרונאוטים בחללית כמו אוריון לשהות עוד 59 עד 193 ימים בחלל אם ייחשפו לתנאים של סערת השמש של 1972, ועוד 131-40 יום עם אירוע כמו הסערה של 1989, בטרם ייחשפו לרמות הקרינה המרביות המותרות.
דרך ארוכה
האפוד של סטמראד מכיל פולימר דחוס עתיר מימן, שסופג את רוב הקרינה שפוגעת בו. הוא מיועד ללבישה רק על הגו, כך שיספק הגנה לאיברים הפנימיים הרגישים, ולא לגפיים או לראש. ייחודו של האפוד הוא פיזור שכבת ההגנה, כך שהיא עבה יותר באזורים רגישים, ודקה יותר באזורים שפגיעים פחות לקרינה. הוא אינו מיועד ללבישה מתחת לחליפת חלל, אלא רק למצב שבו האסטרונאוטים נמצאים בתוך חללית או מבנה מגורים על הירח. החברה כבר בחנה את תפקודו ואת נוחות השימוש בו בחלל, במסגרת משימת רקיע של האסטרונאוט הפרטי הישראלי איתן סטיבה בתחנת החלל הבינלאומית ב-2022.
השיגור של ארטמיס 1
(צילום: רויטרס)
כדי להיערך לתרחיש של סערת שמש פתאומית במהלך משימה של חללית אוריון, פיתחו בנאס”א תוכנית שלפיה ארבעת האסטרונאוטים אמורים להצטופף באזור מסוים של החללית, ולרכז סביבם ציוד רב ככל האפשר לבניית “מקלט קרינה”. לתוכנית הזו יש כמה בעיות. חוץ מזה שהיא משנה את פיזור המסה בחללית ועלולה לגרום לסטייה ממסלולה, היא גם משביתה את האסטרונאוטים מרוב הפעילות, וכופה עליהם להיות דחוסים יחד בחלל זעיר ממש, כמעט בלי מרווח תנועה, למשך שעות ואף ימים. “הראינו במאמר שההגנה של האפוד משתווה לזו של מקלט הקרינה בחללית אוריון”, אמר מילשטיין. “אסטרונאוט שילבש אותו יוכל להמשיך בתפקוד הרגיל, בלי לסבול מעלייה בשיעור הקרינה בגופו”.
השילוב של אפוד המגן במשימת ארטמיס 1, והנתונים המוצלחים מהניסוי שפורסמו כעת, אמורים לסלול את הדרך לשילוב אפודי מגן כאלה במשימות המאוישות של תוכנית ארטמיס לירח. אבל הדרך לשם אינה פשוטה. התוכנית המקורית של סטמראד הייתה לשים אפודי מגן כאלה כחלק מהציוד הקבוע ב-Lunar Gateway, תחנת חלל שנאס”א תכננה להציב במסלול סביב הירח. היא הייתה אמורה לשמש תחנת מעבר לצוותים שמגיעים מכדור הארץ, בדרך אל פני הירח ומהם. אבל בחודשים האחרונים שינתה נאס”א את תוכניותיה, והחליטה לוותר על התחנה לטובת הקמת בסיס על הירח.
"בסופו של דבר, לקראת כל משימה מסתכלים בנאס”א על מערכת שיקולים רחבה שכוללת את הסבירות לסערת שמש לפי מחזור הפעילות שלה; את משך המשימה הצפויה – ככל שהיא קצרה יותר כך הסיכון הסטטיסטי להיקלע לסערה כזו פוחת; את מספר האסטרונאוטים במשימה, וכנגזרת של זה את הנפח ואת המסה הפנויים למטען כמו אפודי מגן", מסביר מילשטיין. ויש גם תמונה פוליטית – הניסוי בארטמיס 1 היה במסגרת שיתוף פעולה של סוכנות החלל הישראלית עם נאס”א, תחת המטריה של "הסכמי ארטמיס". אין ודאות שהסוכנות תמשיך לקדם את הפרויקט הזה מול נאס”א. מצד שני, מילשטיין מציין כי גם החברה עשתה כברת דרך בפיתוח האפוד מאז ארטמיס 1. “הצלחנו לפתח אפוד של 16 קילוגרם בלבד, לעומת 26 ק”ג של האפוד שזוהר לבשה בניסוי, והוא עדיין מספק 80 אחוז מההגנה של האפוד ההוא”.
אסטרונאוט שילבש את האפוד, יספוג 60 אחוז פחות קרינה באירועים כמו סערת השמש של 1972. מילשטיין (משמאל) וג'ורדן חורי (מימין) בהדגמה של אפוד אסטרוראד
(צילום: StemRad)
גורם נוסף שיכריע אם וכיצד ישתלב האפוד הישראלי במשימות ארטמיס המאוישות לירח, יהיה בחירת רכב הנחיתה. כרגע מתמודדות ה"סטארשיפ" של ספייס אקס ונחתת "בלו מון" של בלו אוריגי’ן על הנחיתה המאוישת הראשונה בתוכנית ארטמיס. נאס”א מתכננת לבחון את שתיהן במשימת ארטמיס 3 ב-2027, ולהנחית שוב בני אדם על הירח במשימת ארטמיס 4 ב-2028. נוכח מצב הפיתוח של שתי החלליות, סביר להניח שהמועדים האלה יידחו. הבחירה בין הנחתות של שתי החברות גם תקבע את מתווה המשימה, ולפי זה יוכלו בנאס”א להחליט כמה מקום יש עבור ציוד כמו אפודי מגן מקרינה, ובאילו משימות.
"בכל מקרה, במשימת ארטמיס 1 נכנסנו להיסטוריה של חקר החלל המאויש, ועכשיו זה גם מההיבט המדעי", הדגיש מילשטיין. "הצורך בהגנה מקרינה יגדל ויילך ככל שיתרבו המשימות לחלל העמוק, מעבר למסלול הנמוך סביב כדור הארץ, ויגדל עוד יותר אם ידברו על משימות מאוישות למאדים. אין שום ספק שבמשימות כאלה יהיה צורך בציוד הגנה לביש. אנחנו בין החלוצים בתחום, ומקווים להיות אלה שיספקו אותו".
איתי נבו, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
