چگونه می توانیم انسان های مریخ را در برابر تشعشعات طوفان های خورشیدی محافظت کنیم؟

آب و هوا در مریخ یک عامل خوشایند برای سفرهای آتی نیست. بله، این سیاره خشن، سرد و پیشگویی است. مکان بهشت نیست. برای بدتر شدن اوضاع در مریخ، فضانوردان بیشتر از زمینی های ساکن خانه در معرض تشعشعات فضایی خواهند بود. چرا اینطور؟

مریخ فاقد مغناطیس کره محافظ است و در هوای رقیق که تقریباً یک درصد ضخامت جو زمین است، پیله شده است. این محیط ناخوشایند به پرتوهای پرانرژی مانند پروتون ها، یون ها، نوترون ها و پرتوهای گاما اجازه ورود می دهد. خورشید نقش خود را با ایجاد انفجارهای شدید تابش به نام ذرات انرژی خورشیدی یا SEP انجام می دهد.

محققان ناسا و مرکز پیش‌بینی هوای فضایی NOAA در بولدر، کلرادو، در حال کار بر روی استراتژی‌هایی برای سفرهای سفری به مریخ برای مقابله با طوفان‌های خورشیدی هستند.

هشدارهای طوفان

نه تنها در مورد خدمه ترانزیت زمین به مریخ، بلکه در مورد اینکه خدمه روی سطح سیاره سرخ باید چه چیزهایی در جعبه ابزار خود برای مقابله با طوفان ورودی داشته باشند، وجود دارد – به ویژه با توجه به تاخیر در دریافت خبر از ماموریت. تیم های کنترل به زمین بازگشته اند.
جینا دیبراچیو، سرپرست بخش علوم سیاره‌ای در مقر ناسا، می‌گوید: به دلیل تاخیرهای ارتباطی بین زمین و مریخ، فضانوردان باید برای ارزیابی مستقل شرایط جوی فضایی در مریخ مجهز شوند.

دیبراچیو به Space.com گفت: دانشمندان در حال حاضر از مشاهدات و مدل‌های موجود برای توسعه ابزارهایی استفاده می‌کنند که در ارائه هشدارهای پیشرفته درباره هرگونه تهدید آب و هوای فضایی به مریخ نقش دارند.

rediation storms1 1 — تصویر هنرمند از یک پاسگاه خدمه در مریخ. (اعتبار تصویر: ناسا)

راهیابی به زمان درست: هنر مدیریت زمان و رسیدن به اهداف

تفکر در مورد مسائل تشعشعات مریخ و اقامت آینده انسان در این سیاره از رویدادی در ماه اردیبهشت ۱۴۰۳ به سطح آگاهی بالاتری رسید.

ناسا گزارش داد که یک شعله قوی خورشیدی پرتوهای ایکس و پرتوهای گاما را به مریخ پرتاب کرد، همراه با یک پرتاب جرم تاج بعدی که ذرات باردار را به جهان دور پرتاب کرد و تنها در ده ها دقیقه به سیاره سرخ رسید.

تحلیلگران دفتر تحلیل آب و هوای فضایی ماه به مریخ (M2M) که در بخش علوم هلیوفیزیک در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت، مریلند قرار دارد، این رویداد را زیر نظر داشتند. آنها ارزیابی های آب و هوای فضا را در زمان واقعی در حمایت از ماموریت های انسانی و رباتیک ناسا ارائه می دهند.

برای رویارویی در مریخ با خروجی خورشید، MAVEN ناسا – فضاپیمای جو مریخ و تکامل فرار – تنها دارایی بود که قادر به مشاهده همزمان فعالیت خورشید و واکنش جو نازک مریخ بود.

rediation storms2 — مریخ نورد کنجکاوی ناسا شواهدی از ورود ذرات باردار طوفان خورشیدی به سطح مریخ را در این ویدئوی سه فریمی که توسط یکی از دوربین های ناوبری مریخ نورد در ۲۰ مه ۲۰۲۴، چهارصد و نودمین روز مریخی یا همان روز ماموریت گرفته شده است، ضبط کرده است. (اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech)

فرار دو نفره: تجربه‌ای بی‌نظیر از ماجراجویی

اما خبرهای خوبی در افق مریخ وجود دارد.

اواخر امسال، دو فضاپیمای MAVEN قرار است به مدار مریخ بپیوندند. Rocket Lab کاوشگرهای Escape و Plasma Acceleration و Dynamics را ساخته است. این یک لقمه کوتاه شده به ESCAPADE است، ماموریتی که توسط آزمایشگاه علوم فضایی دانشگاه کالیفرنیا برکلی و ناسا انجام می شود.

این دو ESCAPADE – که از طریق اولین برخاست موشک نیو گلن بلو اوریجین به مریخ فرستاده می‌شوند – علم حیاتی را از سیاره سرخ به دست خواهند آورد و ناوگان هلیوفیزیک را که قادر به نظارت بر برخوردهای تابش ورودی به مریخ است، گسترش خواهند داد.

rediation storms3 — Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (ESCAPADE) که به زودی راه اندازی می شود، به توانایی ما برای نظارت بر اثرات رویدادهای ذرات پرانرژی ورودی در مریخ می افزاید. (اعتبار تصویر: Rocket Lab)

نکاتی درباره مواجهه با مناسبت‌های ناراحت‌کننده

ضربه اخیر تشعشعات روی سطح مریخ بزرگترین موج ثبت شده توسط یک آشکارساز ارزیابی تشعشع یا RAD بود. این دستگاه بر روی مریخ نورد کنجکاوی ناسا نصب شده است که ۱۲ سال قبل در این سیاره سقوط کرد.

علاوه بر این، SEP های خود به خودی که از خورشید در طی طوفان های خورشیدی ساطع می شوند، می توانند بر میدان تابش سطح مریخ در مقیاس های زمانی کوتاه از ساعت ها تا روزها تسلط داشته باشند.

دان هاسلر محقق اصلی RAD در موسسه تحقیقاتی جنوب غربی در بولدر است. او توضیح می دهد که محیط تشعشعی در سطح مریخ عمدتاً از تشعشعات کیهانی کهکشانی و ذرات ثانویه آنها تشکیل شده است که در اثر فعل و انفعالات در جو یا خاک ایجاد می شوند.

علاوه بر این، SEP های خود به خودی که از خورشید در طول طوفان های خورشیدی ساطع می شوند، می توانند بر میدان تابش سطح مریخ در مقیاس های زمانی کوتاه از ساعت ها تا روزها تسلط داشته باشند.

هاسلر و همکارانش در RAD طی یک کارگاه آب و هوای فضایی که آوریل گذشته در بولدر برگزار شد، توصیه کردند: محافظت از فضانوردان انسانی آینده از قرار گرفتن در معرض این تشعشعات یکی از چالش‌های اصلی برای اکتشاف مریخ است.

شکاف‌های مشاهده‌ای: درک و تحلیل تفاوت‌ها در تجارب انسانی

از نظر پیش‌بینی و مدل‌سازی بی‌درنگ درباره آب و هوای فضایی در سیاره سرخ، شکاف‌های داده‌ای وجود دارد. جیمز فاورز، مدیر هواشناسی فضایی ناسا، گفت: این شکاف های اطلاعاتی عمدتاً ناشی از شکاف های رصدی است که مدل ها را هدایت می کند.

فاورس به Space.com گفت: “برای مثال، ما هیچ مشاهداتی از نقطه ۱ لاگرانژ خورشید-مریخ یا از سمت دور خورشید نسبت به زمین نداریم – همچنین مدل‌های مناسبی برای پیش‌بینی دقیق ورودی‌های خورشیدی در محیط منحصربه‌فرد مریخ وجود ندارد.”

فاورز به کار مورد نیاز برای ایجاد قابلیت آب و هوای فضایی مستقل از زمین اشاره می کند.

فاورز گفت: چالش از دیدگاه آب و هوای فضایی در مریخ تا حدی یک محدودیت زیرساخت ارتباطی است.

فاورز خاطرنشان می‌کند: «در بیشتر نقاط سال مریخ، انتقال داده‌های لازم در مریخ به زمین، اجرای مدل‌ها و ارسال خروجی‌های مدل به خدمه مریخ در زمان مقرر بسیار طول می‌کشد. اقدام لازم را انجام دهند.»

فاورز گفت که از نظر ماموریت‌های آینده انسان به مریخ، یک سناریوی پیش‌بینی شده این است که قابلیت‌های رصدی و مدل‌سازی مورد نیاز بخشی از معماری خودروی خدمه باشد.

فاورز گفت: به این ترتیب فرآیند ایجاد یک پیش‌بینی عملی آب و هوای فضایی می‌تواند کاملاً مستقل از زمین اتفاق بیفتد.