المشكلة غير المرئية في إرسال الناس إلى المريخ

لن يكون إرسال البشر إلى المريخ أمرًا سهلاً. هناك تحديات واضحة مثل نقل الأشخاص والإمدادات إلى الفضاء والهبوط بسلام على كوكب آخر. وبمجرد وصولهم، سيحتاجون إلى مكان آمن للعيش به هواء للتنفس، وماء للشرب، وطعام لتناوله. لكن أكبر عائق أمام استكشاف المريخ قد يكون شيئًا غير مرئي تمامًا وغالبًا ما يتم تجاهله: الإشعاع الفضائي الذي يمكن أن يلحق الدمار بجسم الإنسان.

بينما ينشغل إيلون ماسك برسم خطط لمدينة مريخية، فإن الخبراء العاملين في مجال استكشاف الإنسان للفضاء أكثر حذراً. قد لا يكون الوصول إلى المريخ هو الجزء الأصعب إذا أردنا أن يستكشفه الناس بأمان.

نحن نعلم من عقود من الأبحاث في محطة الفضاء الدولية أن الجاذبية الصغرى لها مجموعة من التأثيرات على الجسم، بدءًا من مشاكل الرؤية وحتى فقدان العضلات. لكن ترك الأرض لا يعني ترك جاذبيتها فحسب، بل يعني أيضًا ترك فقاعتها الواقية. وقد بدأنا للتو في التعرف على الطرق العديدة التي يمكن أن يؤثر بها التعرض للإشعاع الفضائي على صحة الإنسان.

يأتي الإشعاع الفضائي من مصدرين رئيسيين: النشاط الشمسي على شكل توهجات شمسية، وجسيمات نشطة تسمى الأشعة الكونية المجرية. وأوضحت عالمة الأحياء الإشعاعية وخبيرة الإشعاع إليانور بلاكلي: “تأتي الأشعة الكونية المجرية من النجوم التي تحتضر، وهذا الإشعاع جزء من فراغ الفضاء عندما تسافر”.

إن المخاطر الصحية الناجمة عن الإشعاع الفضائي كثيرة، ولكنها غير مفهومة بشكل جيد. يُعتقد أنه يزيد من خطر الإصابة بالسرطان، ويؤثر على الجهاز العصبي المركزي، ويزيد من التأثيرات التنكسية مثل أمراض القلب وإعتام عدسة العين، ويغير جهاز المناعة. إن العثور على طريقة للتخفيف من هذه التأثيرات سيحدد ما إذا كان رواد الفضاء سيتمكنون من زيارة المريخ بأمان أو ما إذا كانت الأضرار الصحية تجعل من الخطورة جدًا أن تطأ أقدام الناس هناك.

التحدي الخاص الذي يواجه استكشاف الفضاء هو أنه ينطوي على التعرض طويل الأمد لمستويات منخفضة من الإشعاع، وهو ما يختلف تمامًا عما يبدو عليه معظم التعرض للإشعاع هنا على الأرض.

وأوضح عالم الأحياء الإشعاعي جريج نيلسون، الذي يقدم المشورة لوكالة ناسا في هذا الشأن، أن معظم البيانات المتوفرة لدينا تنظر في التأثيرات الصحية للإشعاع، مثل أشعة جاما والأشعة السينية، التي تسبب أضرارًا في جميع أنحاء الجسم في “نمط موحد يشبه زجاجة الرش”. أبحاث الصحة الإشعاعية. لكن الأشعة الكونية المجرية تتحرك عبر الجسم في خط مستقيم، مثل المسار. قال نيلسون: “لذا فإنك تركز الضرر على نطاق مجهري، وهذا الضرر، لأنه مركز للغاية، يصعب على الجسم إصلاحه”.

هذا النوع من الإشعاع الفضائي لا يشبه التعرض لجرعة منخفضة من الأشعة السينية للصدر. بدلًا من ذلك، تخيل جسيمًا مشحونًا يتحرك بسرعة تقارب سرعة الضوء، وينطلق مباشرة عبر دماغك، ويسبب اضطرابًا في 10000 خلية كلها على التوالي، كل ذلك خلال جزء من الثانية. ولا يؤدي ذلك بالضرورة إلى إتلاف تلك الخلايا، ولكنه ينشطها بطريقة غير عادية إلى حد كبير. ونحن لا نعرف بعد ما الذي يفعله ذلك.

وقال نيلسون: “إنها الميزة، التي نطلق عليها بنية المسار، والتي تفسح المجال أمام إمكانية حدوث تأثيرات جديدة ومختلفة”.

في حين أن معظم الإشعاع على الأرض يمكن أن يسبب السرطان عن طريق تحطيم الحمض النووي، تشير أحدث الأبحاث إلى أن هذه الجسيمات المشحونة يمكن أن تلحق الضرر بالدماغ بطريقة مختلفة تمامًا، مثل تعطيل الاتصالات بين الخلايا العصبية أو الميتوكوندريا داخل الخلايا العصبية.

مصدر قلق آخر هو أن رواد الفضاء لا يتعرضون للإشعاع فقط. وفي رحلة فضائية، يتعاملون أيضًا مع الجاذبية الصغرى، والتي من المعروف أنها تسبب مشاكل صحية.

هناك تأثيرات أكثر وضوحًا، مثل فقدان الأنسجة العضلية لأن العضلات لا تعمل ضد الجاذبية. ولكن هناك أيضًا أدلة على تأثيرات أخرى مثل إعادة تشكيل الدماغ. وأوضح بلاكلي: “هذا يعني أن الأنسجة يتم تنشيطها بطريقة مختلفة عما هي عليه في العادة”، مثل التغيرات في كمية المادة الرمادية مقابل المادة البيضاء. لكن بالنسبة لآثار ذلك: “ما هي النتائج النفسية أو الفسيولوجية؟ نحن لا نعرف.

بدأ الباحثون في النظر في كيفية تفاقم تأثيرات الجاذبية الصغرى والتعرض للإشعاع.

وقال نيلسون: “هناك بعض الأدلة على أنهم يتفاعلون”. “لا أحد يعرف ما إذا كان ذلك مضافًا، أو إذا كان له تأثير تآزري في هذه المرحلة.” بمعنى آخر، ليس من الواضح ما إذا كانت التأثيرات تتراكم فوق بعضها البعض أو إذا كانت تؤدي إلى نتيجة أسوأ عند دمجها. وأشار نيلسون إلى أدلة على حدوث تغيرات في صحة العظام، وفي الحاجز الدموي الدماغي للجهاز العصبي المركزي، وإلى سمات معينة في العين كمجالات للبحث المفتوح.

مزيج من التعرض للإشعاع والحرمان من النوم يمكن أن يؤدي أيضًا إلى المزيد من العيوب الإدراكية، وفقًا لأبحاث حديثة أجريت على القوارض. هذا لا يأخذ في الاعتبار حتى الآثار الإضافية لعزل المهمات الفضائية طويلة الأمد والأضرار النفسية الناجمة عن الحبس.

المخاطر الصحية للسفر في الفضاء كثيرة، وليس لدينا حتى الآن معلومات كافية لمعرفة كيفية تفاعلها.

تُظهر حسابات ناسا الخاصة أن البعثات الأطول إلى المريخ يمكن أن تأخذ رواد الفضاء أكثر من 1 سيفرت من التعرض للإشعاع، وهو أعلى من الحد المقبول للوكالة للتعرض مدى الحياة. ومع ذلك، عند إرسال أشخاص إلى المريخ، فإن الخطر الأكبر من الإشعاع يكون خلال الفترة التي يسافرون فيها. على سطح المريخ، هناك بعض الحماية من التواجد على سطح الكوكب، لذا فإن القلق الحقيقي هو الوقت الذي تقضيه في الفضاء.

ولفترات تصل إلى شهر، من غير المرجح أن تكون التأثيرات شديدة. لكن عندما تبدأ بالنظر إلى فترات تتراوح ما بين ستة أشهر إلى سنة في الفضاء، “أنت الآن قد وصلت إلى النطاق الذي يمكنك من خلاله، على الأقل في دراسات القوارض، التقاط بعض التغييرات”، كما قال نيلسون. “وكيف ينطبق ذلك على البشر، ما زلنا لا نعرف على وجه اليقين”.

يمكنك اختيار وقت السفر للتخفيف من مخاطر الإشعاع. تمر الشمس بدورة نشاط مدتها 11 عامًا تقريبًا، وإذا سافرت عندما تكون الشمس أكثر نشاطًا عند الحد الأقصى للطاقة الشمسية، فهناك المزيد من المواد القادمة من الشمس التي تدفع الأشعة الكونية بعيدًا. لكن ذلك يتزامن مع المزيد من أحداث الجسيمات الشمسية، لذلك يكون لديك المزيد من إشعاع الشمس الذي يدعو للقلق.

يمكنك تقليل مقدار الوقت الذي تقضيه في الفضاء باستخدام تكنولوجيا مثل الدفع النووي، التي تبحث عنها وكالة ناسا، ولكن هذا يحمل مخاطره الخاصة – خاصة إذا حدث خطأ ما أثناء الإطلاق، حيث يمكن أن يؤدي الانفجار إلى انتشار المواد المشعة إلى داخل الأرض. أَجواء.

هناك طرق لحماية رواد الفضاء من الإشعاع، مثل التدريع. لكن هذا ليس اقتراحًا بسيطًا أيضًا.

“بشكل بديهي، أصبحنا جميعًا نفكر، أوه، فقط ضع ما يكفي من الرصاص حولي، وتأكد من أن ملابسي الداخلية مصنوعة من الرصاص، وسأكون بخير.” وقال نيلسون: “ربما يكون هذا صحيحًا بالنسبة لأشياء مثل الأشعة السينية وأشعة جاما”، خاصة عندما يأتي الإشعاع من اتجاه واحد. ولكن مع الجسيمات المشحونة، التي تأتي من جميع الاتجاهات، ليس هذا هو الحال.

وقال نيلسون: “فيما يتعلق بالجسيمات المشحونة، فإن أحد الأشياء التي تحدث هو أنها تتفكك إلى أجزاء”. “والقطع الصغيرة لديها القدرة على الاختراق إلى أعماق أكبر من القطع الكبيرة. لذلك في بعض الأحيان يؤدي المزيد من الحماية إلى تفاقم المشكلة.

هناك “نقطة مناسبة” للحماية من الإشعاع، والتي تحمي من بعض القطع الكبيرة دون إنشاء عدد كبير جدًا من القطع الثانوية. بعض وسائل التدريع الأكثر فعالية هي في الواقع مادة مثل البولي إيثيلين بدلاً من المعدن لأنها تحتوي على ذرات هيدروجين أكثر وأقل احتمالية لتكوين قطع صغيرة.

يمكنك بناء طبقات من المواد لتكون بمثابة الحماية في ظروف معينة – مثل جعل رواد الفضاء ينامون في مناطق محمية بشكل أكبر – ولكن عاجلاً أم آجلاً، سيحتاج رواد الفضاء إلى المغامرة والاستكشاف.

وقال نيلسون: “إن الحماية فعالة، ولكن علينا ببساطة أن نتعايش مع حقيقة أنه ستكون هناك كميات غير قابلة للحماية من الإشعاع يتعين علينا التعامل معها”.

لدى وكالة ناسا حدود صارمة بشأن مقدار الإشعاع الذي قد يتعرض له رائد الفضاء خلال حياته المهنية، وهو ما يعادل 3-4% من خطر الوفاة الزائد لجميع الأسباب. تم تغيير هذه الحدود مؤخرًا، بشكل مثير للجدل إلى حد ما، لأنه من الصعب التوصل إلى كمية آمنة من التعرض للإشعاع. تؤثر الأنواع المختلفة من الإشعاع على الأشخاص بشكل مختلف، بناءً على عوامل مثل أجزاء الجسم التي تعرضت لها، بالإضافة إلى العمر والجنس والصحة العامة للشخص.

قال نيلسون: “علينا أن نقدم تقديرًا مستنيرًا للمخاطر لأفراد الطاقم”. “هذه هي المخاطرة التي تواجهك إذا ذهبت إلى الفضاء – على حد علمنا، هذه هي المخاطرة الزائدة في أي فئة. وبعد ذلك يجب على الشخص أن يقرر. فهل هم على استعداد لقبول ذلك مقابل بعض المنفعة لهم، أو لناسا، أو لعامة الناس؟ هل عائلتك توافق على ذلك؟ هل محاميك يوافق على ذلك؟”

عند مناقشة المخاطر الصحية، غالبًا ما يكون رواد الفضاء على استعداد تام لقبول المخاطر التي تهدد سلامتهم. ففي نهاية المطاف، يعد استكشاف الفضاء خطيرًا لمجموعة كاملة من الأسباب، بما في ذلك الخطر الحقيقي المتمثل في احتمال فشل مركبة فضائية أو مركبة إطلاق يمكن أن يؤدي إلى الوفاة. بجانب ذلك، قد يبدو خطر الإصابة بإعتام عدسة العين أو زيادة خطر الإصابة بالسرطان مصدر قلق أقل.

ولكن يتعين على وكالات مثل وكالة ناسا أيضًا أن تأخذ في الاعتبار آراء أفراد الأسرة وغيرهم من الأشخاص في حياة رواد الفضاء. وقال بلاكلي: “هناك أصحاب مصلحة من العائلة هنا، الذين لديهم بالفعل مصلحة في ما يحدث، والذين يريدون التأثير على تلك القرارات”. “وعندما يتم طي ذلك، فإنه يعطي منظورًا جديدًا لما توصلت إليه كحد أقصى [for radiation exposure]”.

إن النظر إلى المخاطر الصحية طويلة المدى التي يتعرض لها رواد الفضاء، وخاصة أولئك الأصغر سناً، من وجهة نظر أسرهم، يحمل ثقلاً عاطفياً مختلفاً عن التفكير في الذات فقط. قال بلاكلي: “لست متأكداً مما إذا كنت أم هؤلاء الأشخاص، وأنني أرغب في ذلك”.

لكن اعتبارات الضرر الفردي يجب أن تكون متوازنة مع إمكانية الاكتشاف من خلال الاستكشاف، بما في ذلك كل الأشياء التي يمكن أن نتعلمها عن جسم الإنسان.

“يُعتقد أن الاستكشاف مهم لبلدنا لأسباب عديدة، وقد تعلمنا منه الكثير عن الصحة. قال بلاكلي: “إنه لأمر مدهش”.

سواء أكان ذلك مدن المريخ المتلألئة التي تصورها ” ماسك “، أو، بشكل أكثر واقعية، مجموعة صغيرة من المستكشفين تتجه إلى المريخ لفترات تتراوح من بضعة أشهر إلى بضع سنوات قبل العودة إلى الأرض، فإن فوائد إرسال الناس إلى كوكب آخر يمكن أن تكون عميقة – نحن فقط بحاجة إلى أن تكون واضحا بشأن التكاليف.