אסטרונאוט מרחף בחליפת חלל. צילום אילוסטרציה: שאטרסטוקקרינת החלל היא אחד האתגרים המרכזיים העומדים בפני משימות מאוישות מעבר למסלול הנמוך סביב כדור הארץ. ככל שהאסטרונאוטים מתרחקים מכדור הארץ, הם חשופים פחות להגנה שמספק השדה המגנטי שלו, ובמקרה של אירועי חלקיקי שמש – שבהם נפלטים מהשמש חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה – החשיפה עלולה לעלות משמעותית.
כעת, מחקר חדש מציג פיתוח ישראלי שעשוי לספק שכבת הגנה נוספת. אפוד AstroRad, שפיתחה חברת StemRad הישראלית, עשוי להפחית בכ־40% עד 60% את מנת הקרינה האפקטיבית שאליה נחשפים אנשי צוות במהלך אירועי חלקיקי שמש משמעותיים, בהתאם למאפייני האירוע.
המחקר התבסס על נתונים שנאספו במשימת Artemis I של נאס"א, שבמהלכה נבחן האפוד בחלל העמוק. המחקר פורסם על שער כתב העת המדעי Science Advances, בשיתוף נאס"א, המרכז הגרמני לחקר האוויר והחלל (DLR), סוכנות החלל הישראלית במשרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה, StemRad ושותפים נוספים.
האפוד הישראלי שטס לירח ובחזרה
במשימת Artemis I, שנמשכה 25.5 ימים בסוף 2022, טסו בחללית Orion שתי בובות־דמה שנועדו לדמות גוף של אישה בוגרת – Helga ו-Zohar.
Zohar לבשה את אפוד AstroRad, ואילו Helga טסה ללא האפוד, כדי לאפשר לחוקרים להשוות בין רמות החשיפה. בתוך הבובות וסביבן הותקנו עשרות חיישני קרינה, שאספו נתונים לאורך המשימה.
האפוד עצמו אינו מיועד להגן על הגוף באופן אחיד. הוא מתוכנן למקד את ההגנה באיברים וברקמות הרגישים במיוחד לקרינה, בהם מח העצם האדום, הריאות, הקיבה, המעי הגס, השדיים והשחלות.
עד 60% פחות קרינה בתרחישים שנבדקו
במהלך Artemis I לא התרחש אירוע משמעותי של חלקיקי שמש. לכן החוקרים לא מדדו בפועל את האפוד במהלך סערת שמש, אלא השתמשו במודל ממוחשב מסוג Monte Carlo, שאותו אימתו מול מדידות הקרינה שנאספו במהלך המשימה, ובהמשך בחנו באמצעותו תרחישים שהתבססו על אירועי שמש משמעותיים מהעבר.
בתרחיש המבוסס על אירוע חלקיקי שמש מאוגוסט 1972, המודל העריך כי האפוד עשוי להפחית את מנת הקרינה האפקטיבית מ־222.3 ל־87.5 מיליסיוורט – ירידה של 60.7%.
בתרחיש המבוסס על אירוע מאוקטובר 1989, שבו החלקיקים היו אנרגטיים וחדירים יותר, ההפחתה החזויה הייתה נמוכה יותר – 38.5%.
במודל המדמה גוף נשי מלא נרשמו הפחתות של 58.2% ו־36.9%, בהתאמה.
כלומר, הממצאים אינם מצביעים על כך שהאפוד "עוצר" את הקרינה, אלא שהוא עשוי להפחית משמעותית את המנה שמגיעה לאיברים הרגישים בגוף.
שכבת הגנה נוספת
המחקר בחן גם את היתרון של מיגון ממוקד לעומת מיגון אחיד על פני כל הגוף. לפי הממצאים, באותה מסת מיגון, הגישה הממוקדת הציגה שיפור של כ־30% בהפחתת מנת הקרינה האפקטיבית.
המשמעות היא שאפוד כזה עשוי להשתלב בעתיד כחלק ממערך הגנה רחב יותר: מיגון החללית יספק הגנה סביבתית, והאפוד יוסיף שכבת הגנה ממוקדת לאיברים הרגישים במיוחד.
החוקרים מעריכים כי בתרחישים שנבדקו, ההפחתה בחשיפה עשויה להיות שוות ערך לכ־40 עד 193 ימי שהייה מותרים בחלל העמוק. עם זאת, מדובר בהערכה המבוססת על מודל ולא בהבטחה שניתן יהיה להאריך משימה בפרק זמן כזה.
ישראל מכוונת גם לארטמיס III
המחקר החדש מגיע על רקע המשך המאמצים של ישראל להשתלב במשימות החלל העתידיות של תוכנית Artemis. חברות וגופים ישראליים הגישו הצעות לניסויים ומטענים מדעיים במסגרת קול קורא של סוכנות החלל הישראלית, וחלק מההצעות עברו את שלב הסינון הראשוני של נאס"א.
הבחירה הסופית של הניסויים ושיבוצם במשימות נתונה לנאס"א ותלויה, בין היתר, בבשלות הטכנולוגית, בהתאמה המדעית, בדרישות הבטיחות ובלוחות הזמנים של תוכנית Artemis.
המחקר הנוכחי מספק ל-StemRad ולשותפיה נתונים משמעותיים מהתנסות בחלל העמוק, ומחזק את האפשרות שמיגון אישי יהפוך בעתיד לאחד המרכיבים במערך ההגנה של אסטרונאוטים במשימות ארוכות יותר – בדרך לירח ובהמשך גם למאדים.
שרת החדשנות, המדע והטכנולוגיה גילה גמליאל: "תוצאות המחקר המתפרסם היום מבטאות את יכולתה של ישראל לתרום למחקר החלל העולמי באמצעות חדשנות מדעית וטכנולוגית בעלת משמעות אנושית."
רן לבנה, מנהל סוכנות החלל הישראלית: "ניסוי MARE מסמן מעבר חשוב ממדידה של סביבת הקרינה בחלל להערכת אמצעי־נגד מעשיים שניתן לבחון בתנאי משימה. הנתונים שנאספו ב־ Artemis I והמודל שאומת מולם מאפשרים להעריך באופן מבוסס יותר את תרומתו האפשרית של מיגון אישי למשימות ירח ומאדים."
ד"ר אורן מילשטיין מנכ"ל חברת StemRad: "ניסוי MARE היה מבחן מכונן עבור AstroRad בחלל העמוק ואבן דרך משמעותית עבור StemRad כולי תקווה ש־AstroRad יהפוך לתרומה ישראלית מתמשכת לתוכנית החלל המאוישת של נאס״א, בחסות סוכנות החלל הישראלית, ושבדומה לאופן שבו תרומת ה־Canadarm פתחה בפני קנדה הזדמנויות טיסה בחלל, גם AstroRad יסייע לסלול את הדרך להשתתפותם של אסטרונאוטים ישראלים נוספים במשימות עתידיות"
ניסויMARE הובל בידי המכון לרפואת חלל של DLR השותפים המרכזיים בו כללו את סוכנות החלל הישראלית, StemRad, נאס״א ,Lockheed Martin ושותפים מדעיים נוספים. Helga ו־ Zohar טסו לירח ובחזרה בחללית Orion במסגרתArtemis I, וסיפקו מערך נתונים ייחודי לבחינת קרינת חלל ואמצעי מיגון אפשריים.
