לומדים אסטרונומיה: כשהאפוד הישראלי AstroRad מגיע לחלל 🚀
- לפני יומיים (2)
- זמן קריאה 5 דקות
כשחושבים על טיסה לירח, הדברים שעולים לראש הם הכוח האדיר של הרקטה, חוסר הכובד, הקור המקפיא, החליפה, החמצן ואולי גם הבדידות של החלל האינסופי. אבל אחד הסיכונים הגדולים ביותר - ואחד שקשה יותר לפתור - הוא גורם שאי אפשר לראות, לשמוע, לריח, או להרגיש: קרינה.
כאן נכנסת לתמונה חברה ישראלית (משלנו!) שפיתחה פתרון שיכול לשנות את כללי המשחק לגבי נוכחות אנושית קבועה על הירח - ואולי גם על מאדים.
מה קורה בחלל מחוץ לכדור הארץ? ☢️
כאן על כדור הארץ, ישנם 2 דברים מגינים עלינו מפני הקרינה המסוכנת שמגיעה מהחלל:
האטמוספרה (שכבת האוויר שמקיפה אותנו)
והשדה המגנטי של כדור הארץ (כיפת מגן בלתי נראית שדוחה חלקיקים טעונים).
בלעדיהם, היינו חשופים לקרינה קטלנית בכל רגע נתון.
ברגע שחורגים ממסלול נמוך סביב כדור הארץ, ההגנה הזאת נעלמת. האסטרונאוטים נחשפים לשני סוגים עיקריים של קרינה מסוכנת:
קרינה קוסמית גלקטית (GCR) - חלקיקים אנרגטיים שמגיעים מכל הכיוונים מעמקי הגלקסיה, ברמה קבועה וצפויה יחסית.
אירועי חלקיקים סולאריים (SPE) - פרצי קרינה פתאומיים ועוצמתיים מהשמש, בעיקר בזמן סופות שמש. אלה מהווים את הסכנה הגדולה ביותר: SPE יכול להגיע לרמות שגורמות לנזק חמור לאיברים פנימיים בתוך שעות ספורות.
האסטרונאוטים של אפולו: יותר מזל משכל...🔭
בין משימות אפולו 16 ל-17, ב-1972, פרצה סופת שמש ענקית שנחשבת לאחת החזקות שנרשמו אי פעם. אם אסטרונאוטים היו בדיוק הולכים על פני הירח באותו זמן - הם היו נחשפים לרמות קרינה שעלולות היו לסכן חייהם. הם פשוט לא היו שם בזמן הגרוע ביותר - עניין של תזמון בלבד. והנה הסיפור:
בין 1969 ל-1972 שלחה נאס"א 12 אסטרונאוטים - במטרה שידרכו על הירח. ההגנה שעמדה לרשותם מפני קרינה הייתה מוגבלת: דפנות האלומיניום של החללית הציעו מיגון חלקי, ולאסטרונאוטים היו דוזימטרים אישיים (שזה מכשירים קטנים למדידת מינוני קרינה) - אבל לא באמת הייתה להם כל הגנה אישית שניתן ללבוש.
האסטרונאוטים של אפולו נקטו בשתי אסטרטגיות: מעבר אל תא הפיקוד, שהיה בעל דפנות אלומיניום עבות יותר מאלו של תא הנחיתה, ובמקרה הצורך - חזרה מהירה לכדור הארץ.
כשחצו את חגורות ואן אלן (כן, אלה שמאפשרות את האורורה, אורות הזוהר), האסטרונאוטים עשו זאת במהירות גבוהה כדי לצמצם את זמן החשיפה - ובאמת, רמות הקרינה שספגו היו נמוכות מאלה שאנחנו נחשפים אליהם בצילום CT רגיל בבית חולים.
אבל ברור שבשביל משימות ארוכות יותר, שנמשכות שבועות, חודשים או שנים - גישת ה"מהר ובמזל" לא באמת תועיל. ועל זה בדיוק עבדו המדענים עשרות שנים.
מצ'רנוביל לירח (ה-StemRad)
חברת StemRad הישראלית-אמריקאית נוסדה בדצמבר 2011 על ידי אורן מילשטיין ודניאל לוויט.
ההשראה שלהם הייתה אסון צ'רנוביל, שבו כבאים ומהנדסים - שהיו ראשונים בזירה - מתו מחשיפה לרמות גבוהות של קרינת גמא.
התובנה המרכזית שעומדת מאחורי הטכנולוגיה שלהם אומרת: אי אפשר לשריין את כל הגוף - זה יהיה כבד מדי וימנע כל תנועה. אבל אפשר לזהות איזה איברים בגוף רגישים יותר לקרינה ולהגן עליהם באופן ממוקד (קצת כמו סינורי העופרת ששמים על אברי הרבייה בזמן צילום רנטגן). עיקרון זה מכונה "הגנה סלקטיבית" - ריכוז המיגון רק על מערכות איברים קריטיות, מה שמאפשר הגנה מצילת חיים תוך שמירה על ניידות מלאה.
המוצר הראשון של StemRad היה "360 Gamma" - אפוד שמגן על אזור האגן, שם נמצא מח העצם - היצרן של תאי הדם, שהוא אחד החלקים הרגישים ביותר לקרינת גמא.
המוצר הזה נמכר לכוחות ביטחון ברחבי העולם, ואפילו כלל חוזה של כ-4.5 מיליון דולר עם משרד ההגנה האמריקאי.
כשהאפוד הגיע לחלל 🚀
האפוד המדובר AstroRad פותח בשיתוף פעולה בין חברת StemRad לחברת לוקהיד מרטין, הקבלן הראשי של החללית אוריון של נאס"א. המטרה היתה להתאים את הטכנולוגיה לאיומי הקרינה הייחודיים של החלל העמוק.
ההבדל החשוב בין קרינה בחלל לקרינה גרעינית על פני הארץ הוא בסוג החלקיקים.
בעוד שעל פני הארץ מגנים מקרינת גמא בעזרת אפודים עם עופרת, קרינת החלל מורכבת בעיקר מחלקיקים טעונים כמו פרוטונים שיש להם אנרגיה גבוהה. כדי לעצור אותם ביעילות, נדרש חומר עשיר במימן. ה-AstroRad עשוי מפוליאתילן דחוס - פלסטיק עם ריכוז גבוה ביותר של מימן בצורתו המוצקה.
האפוד מגן על האיברים הרגישים ביותר לקרינה (רקמת השד, הריאות ומח העצם), כאשר עובי החומר משתנה לפי מיקומו על הגוף, בהתאם לרמת הסיכון באותו אזור.
הלגה וזוהר - בדיקה היסטורית בנובמבר 2022
במשימת Artemis I, שהייתה הטיסת הניסוי הראשונה הלא מאוישת של רקטת SLS ושל החללית אוריון, בוצע ניסוי ייחודי בשם MARE (שזה ראשי תבות של Matroshka AstroRad Radiation Experiment) - שיתוף פעולה בין סוכנות החלל הישראלית, הסוכנות הגרמנית לחלל (DLR), נאס"א וחברת לוקהיד מרטין. הניסוי נמשך כ-25 ימים, לכל אורך המסלול סביב הירח ובחזרה לכדור הארץ.
שתי בובות-אדם זהות לחלוטין - הלגה וזוהר (כן-כן, זוהר! בדיוק כמו שאתם חושבים. שם ישראלי 😊) - הוכנסו לתוך אוריון. שתיהן עשויות מחומרים המדמים עצמות, רקמות רכות ואיברים של גוף אישה בוגרת, ומצוידות באלפי חיישני קרינה. ההבדל היחיד ביניהן היה שזוהר לבשה את ה-AstroRad, והלגה - לא.
למעלה מ-5,600 חיישנים בגופן של הבובות מדדו את רמות הקרינה לאורך כל המשימה, כדי לבנות מפה תלת-ממדית של הקרינה שספגו האיברים השונים.
🔭 הידעת? לפני ניסוי MARE, עוד מ-2019, נבדק AstroRad על תחנת החלל הבינלאומית ISS לצורך ניסויים ארגונומיים - לבדוק כיצד האפוד מתנהג בחוסר כובד ואיפה צריך לשפר את הנוחות שלו. גם האסטרונאוט הישראלי-אמריקאי איתן סטיבה לבש אותו כחלק ממשימת Rakia ב-2022.
אבל איך בכלל נראה האפוד הזה? 👀
אחת הסוגיות המעניינות ביותר בעיצוב של AstroRad היא שהוא בכלל לא נראה כמו חליפת חלל רגילה. הוא יותר דומה לאפוד מגן עבה וגמיש שמכסה את פלג הגוף העליון, מהכתפיים ועד הירכיים. מבחינה חיצונית זה נראה קצת כמו ווסט ספורטיבי משוריין, עשוי רפידות פלסטיק בשכבות עבות, בצבע כחול-אפור כהה, עם רצועות מתכווננות מאחור כדי להדק ולהתאים לגוף - כי הנוחות והתנועתיות בחוסר כובד הן חלק בלתי נפרד מהעיצוב.
לובשים אותו מעל חליפת החלל הפנימית - לא מתחתיה ולא במקומה. והוא שכבת מגן נוספת שמיועדת לשימוש בתוך החללית עצמה, בזמן מנוחה, שינה, או בעת התרעה על סופת שמש. בחלליות כמו אוריון, לא משתמשים בו מחוץ לחללית - כלומר, לא בחליפת ה-EVA של הליכות החלל - אלא בתוך סביבת המחיה הלחוצה, שבה אין צורך בחליפת לחץ מלאה.
מה להלגה ולזוהר?
אז מה היו התוצאות? מעל למצופה: זוהר, שלבשה את האפוד, ספגה 60% פחות קרינה לעומת הלגה - שלא לבשה אותו. ובאיברים הרגישים במיוחד? ההבדל הגיע אפילו עד 90% פחות קרינה!
ד"ר אורן מילשטיין, מנכ"ל StemRad, אמר שהתוצאות עלו על כל הציפיות: "בהתחלה הן נשמעו טובות מדי מכדי להיות אמיתיות, אבל לאחר חודשים רבים של ניתוח מעמיק והתייעצויות עם מומחים מגופים אחרים, שוכנענו שהתוצאות אכן כאלה." ותגובת סגן ראש נאס"א לאחר שקיבל את הנתונים: "לא יכולנו לקוות לתוצאות טובות יותר."
למה זה חשוב דווקא עכשיו?
בגלל שה-AstroRad תוכנן להגן בעיקר מפני אירועי חלקיקים סולאריים - SPE - שמתרחשים בתדירות גבוהה יותר בזמני שיא מחזור הפעילות של השמש (תקופה שחוזרת כל 11 שנה). שיא המחזור הנוכחי חל סביב 2025 - בדיוק בתקופה שבה מתרחשות משימות ארטמיס.
ובינתיים, הדברים זזים מהר:
ב-1 באפריל 2026 נאס"א משגרת את Artemis II עם 4 אסטרונאוטים למסלול סביב הירח ובחזרה - לראשונה מאז 1972.
הנחיתה עצמה על פני הירח צפויה במסגרת Artemis IV, ומתוכננת ל-2028 בערך.
אז בפעם הבאה שתשמעו על אסטרונאוטים בדרכם לירח - תדעו שגם ישראל - בעזרת המדע - עוזרת לשמור עליהם בטוחים. 🇮🇱
