Yeni bir araştırmaya göre, radyasyona karşı koruyucu bir yelek bir gün astronotları güneşten gelen tehlikeli ve rastgele patlamalara karşı koruyabilir.
Son Apollo görevinin üzerinden 50 yıldan fazla zaman geçtikten sonra NASA’nın Artemis programı insanları aya geri döndürmeyi hedefliyor. Bu projenin başarılı olması için astronotları güneş radyasyonundan, özellikle güneş fırtınalarının yoğun ve öngörülemeyen radyasyonundan koruması gerekiyor. Tüm bir uzay aracını anlamlı derecede kalın bir radyasyon kalkanı ile kaplamak ağırlık kısıtlamaları nedeniyle pratik değil, ancak astronotları koruyucu giysilerle sarmak potansiyel olarak faydalı olabilir.
Yeni araştırmada araştırmacılar, İsrail merkezli girişim StemRad’ın İsrail Uzay Ajansı ve havacılık devi Lockheed Martin desteğiyle tasarladığı AstroRad yeleğini denedi. Giysi, güneşten gelen patlamalar olarak bilinen güneş parçacık olaylarından astronotları korumak için üretildi.
"Uzayda radyasyondan kaçınılamaz ve tek bir büyük güneş parçacık olayı, bir astronotun yaşam boyu radyasyona bağlı kanser riski açısından önemli bir katkı sağlayabilir" diyen çalışma ortak yazarı ve StemRad’ın CEO’su ve kurucu ortağı Oren Milstein, Space.com’a konuştu. "Bu katkıyı önemli ölçüde azaltarak, kişisel kalkan gelecekteki ay ve Mars görevleri için özellikle önemli olabilir."
Radyasyona karşı koruma söz konusu olduğunda kurşun, X ışınları ve gama ışınları gibi tehlikeli ışık biçimlerini engellemede mükemmeldir. Ancak kurşun, uzayda hızla ilerleyebilen tehlikeli parçacıklara karşı savunmada çok daha az etkilidir. Örneğin, beta parçacıkları olarak bilinen hızlı yüksek enerjili elektronlar yoğun kurşun atomlarına çarptığında, beta parçacıklarının kendisinden daha zararlı olan bir X ışını yağmuru tetikleyebilir. Ve nötronlar kurşun atomlarına çarparsa, atomların çekirdeklerinden bir nötron püskürtüsü koparabilir ve radyasyonun etkisini kötüleştirebilir.
Buna karşılık AstroRad, hidrojen bakımından zengin yüksek yoğunluklu bir plastikten yararlanıyor. Elementler arasında hidrojen, atom başına en yüksek elektron yoğunluğuna sahiptir ve bu da gelen parçacıklara karşı koruma sağlayan yoğun bir kalkan oluşturmaya yardımcı olabilir. Aynı zamanda hidrojen atomlarının normalde nötronu yoktur, bu nedenle nötronlar onlara çarptığında kurşun atomlarında olabileceği gibi tehlikeli nötron püskürtmeleri oluşturamazlar.
Üstelik AstroRad’daki plastik kurşundan çok daha hafiftir. Bu, plastiği içeren giysilerde hareket etmeyi kolaylaştırır ve ağırlığın büyük bir sınırlama olduğu uzay görevleri için daha pratik kılar.
Araştırmacılar esnek bir giysi oluşturmak için rijit plastiğin binlerce altıgen çubuğunu pullar gibi bir araya getirdi. Her yeleğin ağırlığı yaklaşık 57 pound (26 kilogram) oldu.
Araştırmacılar tam vücut kıyafeti veya kask yerine yelek geliştirdi çünkü "farklı organ ve dokuların radyasyona duyarlılığı çok farklı, bu yüzden vücudun her bölümünü eşit şekilde korumak en etkili yaklaşım değil" diyen çalışma ortak yazarı ve StemRad’da uzay keşfi baş bilim insanı Jordan Houri, Space.com’a konuştu. "Aynı zamanda tam vücut kıyafeti giymek ve içinde hareket etmek çok daha zor olurdu."
AstroRad yeleğinin kalkan kalınlığı, altındaki organların radyasyona duyarlılığına göre belirlendi. Houri’ye göre bu strateji, aynı miktarda kalkanı vücut üzerinde eşit olarak dağıtmakla karşılaştırıldığında bir kişinin aldığı radyasyon dozunda yaklaşık %30 daha fazla azalma sağlıyor.
Araştırmacılar yeleği 2022 sonundaki NASA’nın insansız Artemis I ay görevi sırasında test etti. Bu testte insan dokusu, kemik ve organlarının yoğunluğunu taklit eden plastiklerden yapılmış ve her birinde 5.600’den fazla radyasyon sensörü bulunan son derece karmaşık iki manken kullandı.
İki manken yetişkin kadın olarak tasarlandı çünkü önceki araştırmalar meme ve yumurtalıkların radyasyon hasarına özellikle duyarlı olduğunu buldu.
"Kadınların radyasyona bağlı kanser riski daha yüksek olacağı öngörülüyor" diyen Milstein, "Hedeflenen kalkanlama erkek ve kadın astronotlar arasındaki risk farkını daraltmaya yardımcı olabilir" ifadelerini kullandı.
Mankenkler kadınları taklit ettiği için onlara kadın isimleri verildi, Zohar ve Helga. Milstein, "Helga, Alman Havacılık Merkezi tarafından deneye sağlandı ve Helga geleneksel bir Alman adıdır" dedi. "Zohar, İsrail Uzay Ajansı tarafından sağlandı ve ajans adı bir halkla ilişkiler kampanyasıyla seçti. Zohar, ‘parıltı’ anlamına gelen geleneksel bir İbranice isimdir ve bu bizim için özellikle uygundu."
Zohar ve Helga, NASA’nın Orion uzay aracında oturur şekilde uçtu; Zohar AstroRad yeleğiyle donatıldı, Helga donatılmadı. Orion, 26 günlük ay yörüngesi ve dönüş görevi sırasında önemli bir güneş patlamasıyla karşılaşmasa da araştırmacılar, mankenlerin Dünya’yı çevreleyen iç Van Allen radyasyon kuşağından geçerken maruz kaldıklarına dayanarak astronotların ne kadar güneş radyasyonuna maruz kalabileceğini tahmin edebildi.
Araştırmacılar geçmiş güneş parçacık olaylarını analiz ettiğinde, AstroRad yeleğinin bu patlamalar sırasında bir kişinin aldığı radyasyon dozunu önemli ölçüde azaltacağını buldu; örneğin Ağustos 1972’de meydana gelen bir güneş parçacık olayı için neredeyse %60 oranında.
"Başlangıçta yaklaşık %45 civarında bir şey bekliyorduk, bu yüzden ilk sonucu gördüğümüzde bir hata bulmak için geri dönmemiz gerektiğini düşündük" diyen Houri, "Bunun yerine ayrıntılı analiz, AstroRad’ın en radyasyona duyarlı organ ve dokulara hedefli kalkan sağlama yaklaşımının öngördüğümüzden daha etkili olduğunu gösterdi" diye ekledi.
Böyle bir azalma, astronotlara derin uzay radyasyon maruziyetinin eşdeğeri olarak en fazla 193 gün tasarruf sağlayabilir. Milstein, "En önemli sonuç, AstroRad’ın Dünya ötesindeki uzun süreli insan keşfini sınırlayan başlıca sağlık zorluklarından birini aşmaya yardımcı olabileceğidir" dedi.
Houri’ye göre AstroRad, bir görevin tamamı boyunca sürekli giyilecek bir şey değil. "AstroRad, güneş parçacık olayları için acil bir karşı önlem olarak geliştirildi, bu yüzden astronotlar radyasyon seviyeleri yükseldiğinde, tipik olarak saatler veya günler süren dönemlerde onu giyecek" diye açıkladı.
Yine de Milstein, "Bir görevin tamamı boyunca giyilmesi gerekmese de yeleği uzun saatler boyunca kullanılabilir olacak şekilde tasarladık" dedi. Uluslararası Uzay İstasyonu’nda yeleklerle yapılan testler sırasında "birkaç mürettebat üyesi onunla uyudu bile."
AstroRad yeleğinin sağladığı radyasyon koruma düzeyi, Orion uzay aracının yerleşik fırtına sığınağının sağladığına benzerdi, "ancak onu giyen astronotun sığınaktan çıkıp görev açısından kritik görevlere devam etmesine izin veriyordu" diyen Houri. "AstroRad tek başına veya bir sığınakla birlikte kullanılabilir, ancak en büyük avantajlarından biri astronotun kabin içinde hareket ederken ve temel görev operasyonlarını yürütürken korunmaya devam edebilmesidir, sığınakta kalmak zorunda kalmaz."
Araştırmacılar şimdi uzayda yerleşik malzemeler kullanılarak radyasyon kalkanının üretilip üretilemeyeceğini araştırıyor. Milstein, "Florida merkezli havacılık şirketi Redwire ile iş birliğinde, Uluslararası Uzay İstasyonu’nda geri dönüştürülmüş polietilenden AstroRad bileşenlerinin 3D baskısının mümkün olduğunu zaten gösterdik" dedi.
Araştırmacılar bulgularını bugün (12 Ağustos) Science Advances dergisinde çevrimiçi olarak detaylandırdı.
