Artemis ve Ay kaşiflerini uzay radyasyonundan korumak

29 Ağustos’ta fırlatılması planlanan Artemis I görevi, insanlığın aya dönüşünde önemli bir adım olacak.

Bu test uçuşunda hiç insan yolcu olmasa da, gelecekteki görevler uzay kaşiflerini bir kez daha Dünya atmosferinin ve manyetik alanının koruyucu ortamlarının ötesine ve engelsiz uzay radyasyonu alanına gönderecek.

Astronotlar fırtınayı atlattı

Güneş patlamaları ve küçük ila orta büyüklükteki koronal kütle püskürmeleri sinir bozucu derecede muhteşem olsa da, bu fenomenlerin tek başına Artemis I veya gelecekteki mürettebatlı ay misyonları için fazla risk oluşturması pek olası değildir.

Dikkat edilmesi gerekenler “Güneş enerjili parçacık olayları”dır. Güneş tarafından yayılan parçacıklar -çoğunlukla protonlar ama aynı zamanda Helyum gibi bazı iyonize atomlar- hızlandırıldığında, yakın göreli hızlara hızlandırıldığında meydana gelirler. Bir uzay aracını ve ekibini etkileyebilecek olan, uzayda fırlatılan bu yüksek enerjili parçacıklardır.

Güneş parçacıklarını tehlikeli hızlara iten şok dalgalarına neden olabilen bu patlamalar olduğu için, güneş parçacığı olayları özellikle büyük güneş patlamaları ve koronal kütle püskürmeleri ile ilişkilidir.

Artemis misyonları söz konusu olduğunda, bir parçacık olayından gelen radyasyonun çoğu, uzay kapsülünün duvarları tarafından engellenir – Orion ve Avrupa Servis Modülü, radyasyon olayları sırasında temel sistemlerin güvenilirliğini sağlamak için tasarlanmıştır.

Ancak olay, mürettebat ve Dünya’daki ekipler arasındaki iletişimi engelleyebilir ve astronotlar, Eylül 2017’de Uzay İstasyonunda olduğu gibi, geçici bir fırtına sığınağına sığınmak zorunda kalabilirler.

Yine de, Uzay İstasyonu hala Dünya’nın “manyetosfer” inin koruması içindeydi – ayın sahip olmadığı koruyucu bir manyetik alan balonu.

ESA’nın Uzay Hava Durumu Ofisi Bölüm Koordinatörü Melanie Heil, “Manyetosferden ayrılmak, güvenli bir limandan ayrılmak ve açık okyanusa açılmak gibidir” diyor.

“Aydaki astronotlar için radyasyona maruz kalma, uzay istasyonundan daha yüksek ve Dünya’nın yüzeyinden birkaç kat daha yüksek olabilir. Gelecekteki astronotlar, güneş parçacığı olaylarından daha yüksek risklerle karşı karşıya kalacaklar: manyetosferin ötesindeki radyasyon ortamı ve güneş fırtınalarını tahmin etme ve hazırlama yeteneğimizi geliştirmek.”

Ramak kala: ’72 yazı

Tam 50 yıl önce, 1972 yılının Ağustos ayında, önemli güneş parçacığı olayları da dahil olmak üzere bir dizi güçlü güneş fırtınası, Dünya’daki uydularda ve yer tabanlı iletişim sistemlerinde yaygın bozulmaya neden oldu.

Fırtınalar, NASA’nın Apollo 16 ve Apollo 17 ay görevlerinin ortasında, her iki tarafta da sadece birkaç ay ile patladı. Neyse ki, o zamanlar Dünya’nın koruyucu manyetik alanı dışında hiçbir insan kaşif yoktu. Bu fırtınalarla komuta modülünün içinden karşılaşmış olsalardı, verilen radyasyon dozunun akut radyasyon zehirlenmesine neden olacağı düşünülüyor. Bir uzay yürüyüşündeki bir astronot için ölümcül olabilir.

ESA’nın Uzay Hava Durumu Başkanı Juha-Pekka Luntama, “Güvenilir uzay hava durumu hizmetleri, keşif ve ayın uzun süreli yerleşimi için bir zorunluluktur” diyor.

“Yine 1972 düzeyinde bir olay olacak ve dikkatli olmazsak, uzayda ve Dünya’nın manyetik alanının koruması dışında astronotlarımız olabilir.”

Ay’da radyasyon ölçümü

Şimdiye kadar, çoğunlukla uzay havasının Dünya’nın altyapısı üzerindeki etkileriyle ilgilendik – güç şebekeleri, iletişim sistemleri, Dünya yörüngesindeki uydular ve Uzay İstasyonundaki astronotlar.

ESA’nın Uzay Hava Durumu Servis Ağı, uzmanların yörüngedeki uydularda bulunan çok çeşitli radyasyon dedektörlerinden ve Dünya’daki sensörlerden gelen verileri işlediği Avrupa’ya yayılmıştır.

Bununla uydu, havayolu ve elektrik şebekesi operatörlerinden aurora avcılarına kadar bir dizi “kullanıcıya” bilgi ve hizmet sağlarlar. Ağ, Artemis I uçuşu sırasında hizmetlerini sunmaya devam edecek ve tahmin edilen veya gelmekte olan herhangi bir önemli uzay hava olayını rapor edecektir.

Ancak aydaki uzun vadeli insan faaliyetleri için Ay radyasyon ortamını doğrudan izlememiz gerekiyor.

Radyasyon araştırması, Artemis I test uçuşunun ana odak noktası olacak. Orion kapsülü, NASA ve ESA’dan radyasyon monitörlerinin yanı sıra, aya giderken radyasyon ortamını ve insan sağlığı üzerindeki etkisini daha iyi anlamamıza yardımcı olmak için tasarlanmış bir dizi manken ve CubeSats taşıyacak.

ESA ayrıca, gelecekteki mürettebatlı ay Geçidi uzay istasyonunda gerçek zamanlı radyasyon izlemesi sağlayacak bir dizi cihaz olan Avrupa Radyasyon Sensörü Dizisi (ERSA) projesi üzerinde çalışıyor.

Mürettebatlı alanların dışından ve içinden radyasyon ölçümlerini birleştirmek, araştırmacıların ne kadar radyasyon “sızdığını” görmelerine ve bir uzay hava olayı tespit edildiğinde ayda astronotların riskini daha doğru bir şekilde tahmin etmelerine olanak tanır.

ESA araştırmacıları ayrıca, Lunar Pathfinder ve gelecekteki ay telekomünikasyon uydu ağları gibi diğer insansız ay yörüngelerine radyasyon aletleri ekleme olasılığını da araştırıyorlar.

geleceğe bakmak

Yıldızımız tahmin edilemez ve mizaçlı olabilir, ancak güneş yüzeyinde ‘aktif bölgeler’ göründüğünde, günler ila birkaç hafta arasında orada kalma eğilimindedirler. Bu bölgeleri Dünya’ya dönmeden önce izleyebilirsek, Dünya ve Ay çevresindeki uzay havası tahminlerimizi iyileştirebiliriz.

Güneş diski üzerindeki aktif bölgelerin erken gözlemi – parlamaların ve kütle fırlatmalarının patlak verdiği yer – ESA’nın yaklaşmakta olan Vigil görevinin ana hedeflerinden biridir. 2029’da fırlatılması hedeflenen Vigil, uzayda benzersiz bir konum olan 5. Lagrange noktasına (L5) gidecek ve bu, Güneş’in Dünya’dan görüş açısına dönmeden önce ‘yanını’ görmesini sağlayacak.

Vigil ile, potansiyel olarak tehlikeli uzay hava olayları için önceden uyarıların, uzaydaki astronotların sağlığını veya Dünya üzerindeki ve çevresindeki altyapıyı tehlikeye atacak bir konuma gelmeden birkaç gün önce uygulanabilir olması bekleniyor. Bu, özellikle savunmasız ay kaşifleri ve EVA’lar gibi yüksek riskli faaliyetleri planlamak için yararlı bilgiler olacaktır.