האם מגנטים קבועים יגנו על אסטרונאוטים מסופות שמש?

מה קורה?

מחקר חדש של ולריו פריזי וחוקרים נוספים מאיטליה ומגרמניה בוחן אם ניתן להשתמש במגנטים קבועים כדי להפחית חלק מחשיפת האסטרונאוטים לקרינה במהלך משימות מאוישות בחלל העמוק. השאלה הזאת נחשבת לאחת הבעיות ההנדסיות והרפואיות המרכזיות בדרך למשימות ארוכות טווח, למשל לירח ולמאדים, משום שמחוץ להגנה היחסית של כדור הארץ רמות הקרינה עולות באופן משמעותי.

המחקר מציע לבדוק אם שדה מגנטי קבוע, שנוצר בידי מגנט שאינו דורש אספקת חשמל רציפה כדי לשמור על פעולתו, יוכל להסיט לפחות חלק מהחלקיקים הטעונים שמגיעים מהשמש ומהחלל הבין-כוכבי. הרעיון אינו לבטל לחלוטין את הסיכון, אלא לייצר שכבת הגנה נוספת שתפחית את העומס הקרינתי על אנשי הצוות.

למה זה קורה?

קרינה בחלל היא איום מצטבר. גם רמות חשיפה שאינן קיצוניות במיוחד עלולות, לאורך זמן, לגרום נזק למערכת העצבים המרכזית ולהעלות את הסיכון להתפתחות סרטן. כאשר מדובר במשימות שנמשכות חודשים רבים ואף יותר, הבעיה נעשית חריפה במיוחד, משום שהצוות שוהה זמן רב בסביבה שאין בה אטמוספרה או שדה מגנטי טבעי כמו זה שמגן על פני כדור הארץ.

סופות שמש מוסיפות שכבת סיכון נוספת. באירועים כאלה נפלטים חלקיקים אנרגטיים בכמויות גדולות, והם עלולים להגדיל במהירות את המנה הקרינתית שאליה נחשפים אסטרונאוטים. לכן כל תכנון של משימת חלל מאוישת מעבר למסלול נמוך סביב כדור הארץ מחייב פתרון אמין למיגון, לא רק עבור שגרה יומיומית אלא גם עבור אירועי קיצון.

מה ההיסטוריה?

עד היום נבחנו שתי משפחות עיקריות של פתרונות. האחת היא מיגון פסיבי — למשל מעטפת מים או חומרים אחרים שמקיפים את אזור המחיה של הצוות וסופגים חלק מהקרינה. היתרון בגישה הזאת הוא פשטות יחסית, אך החיסרון ברור: כל תוספת מיגון מגדילה מאוד את המסה של החללית, ואת המחיר והמורכבות של השיגור.

המשפחה השנייה היא מיגון פעיל, ובראשה שימוש במגנטים מוליכי-על שיוצרים שדות מגנטיים חזקים שיכולים להסיט חלקיקים טעונים. זהו רעיון ותיק ומסקרן, אבל הוא כרוך במערכות מורכבות, בקירור קיצוני, בצריכת אנרגיה ובאתגרי אמינות לא פשוטים. כאן נכנס הרעיון של מגנטים קבועים: אם ניתן יהיה לייצר בעזרתם שדה מגנטי שימושי בלי מערכות תפעול כבדות, ייתכן שניתן יהיה לצמצם חלק מהחסרונות של הגישות הקיימות.

המחקר החדש, שפורסם כעת בשרת הפרה-פרינט arXiv, מתמקד בדיוק בנקודת האיזון הזאת — בין צורך במיגון משמעותי לבין מגבלות מעשיות של משקל, עלות ופשטות הנדסית. עצם העובדה שהעבודה מוצגת בשלב זה כפרה-פרינט מלמדת שמדובר בכיוון מחקרי שנמצא עדיין בבחינה מדעית, אך כזה שנוגע ישירות לאחד מצווארי הבקבוק של חקר החלל המאויש.

מה המשמעות?

אם הגישה הזאת תתברר כישימה, היא עשויה לפתוח נתיב חדש בתכנון חלליות מאוישות: מיגון שאינו תלוי במערכות אנרגיה מורכבות ואינו דורש בהכרח תוספת מסה גדולה כמו במיגון פסיבי קלאסי. עבור סוכנויות חלל וחברות פרטיות שחושבות על מסעות ארוכים יותר, כל שיפור ביחס בין רמת ההגנה לבין משקל המערכת יכול להשפיע על תכנון המשימה כולה.

עם זאת, המשמעות המעשית של הרעיון תלויה בשאלה עד כמה מגנט קבוע אכן יוכל להסיט חלקיקים באנרגיות הרלוונטיות, ובאיזה היקף. גם אם יתברר שהפתרון מתאים רק לחלק מהאיומים ולא לכל סוגי הקרינה, הוא עדיין עשוי להשתלב במערך הגנה רב-שכבתי לצד חומרים סופגים, תכנון פנימי של החללית ואזורי מחסה ייעודיים לזמני פעילות שמש חריגה.

במילים אחרות, המחקר לא מציע קיצור דרך פשוט לבעיה ידועה, אלא מנסה להרחיב את ארגז הכלים של מהנדסי החלל. בעולם שבו המשוכה הגדולה של טיסות מאוישות ארוכות היא לא רק מנוע או דלק, אלא היכולת לשמור על בני אדם בחיים ובבריאות סבירה לאורך הדרך, כל פתרון מיגון חדש זוכה לתשומת לב רבה.