بار ديگر پخش تلويزيوني تصاوير فرود مريخ‌پيما بر سطح اين سياره، بينندگان تلويزيوني را با كهكشان‌ها پيوند داد.

اما اين تصاوير، پرسشي قديمي‌را در اذهان كارشناسان زنده كرد؛ ابهامي‌درباره يك نمايش تلويزيوني مشابه در 37 سال پيش!

كساني كه در آغاز سال 2004 ميلادي، صحنه‌هاي فرود فضاپيماي مدرن آمريكايي را مشاهده مي‌كردند، از خود پرسيدند، چگونه اين سفينه كه از تكنولوژي فوق پيشرفته قرن 21 بهره مي‌برد، قادر به فرود عادي در سطح مريخ نيست و با كمك كيسه‌هاي باد جانبي، مانند يك توپ پلاستيكي به سطح اين كره برخورد مي‌كند و تازه پس از فرود هم قادر به بازگشت به زمين نبوده و عملا مانند دهها فضاپيماي ديگر ساخته دست بشر، جنبه يك بار مصرف پيدا كرده و در كهكشان‌ها رها مي‌شود؟!

اما 4 دهه پيش، فضاپيماي «آپولو11» به راحتي در سطح ماه فرود آمد. حال جاي سؤال است كه اگر آن روز تكنولوژي بردن انسان به سطح ماه وجود داشت، چرا امروز پرزيدنت بوش در ايده‌هاي بلندپروازانه خود از امكان سفر به ماه در سال 2020 ميلادي سخن مي‌گويد؟

«بازتاب» در بخش ديگري از گزارش خود، درباره «واقعي بودن سفر انسان به كره ماه» ـ به لحاظ فني ـ امكان اين سفر را مورد ارزيابي قرار داده و با توجه به يافته‌هاي علمي، دلايل ناممكن بودن اين سفر را بررسي مي‌كند.

آيا سفر به ماه با حقايق كمربند «ون آلن» همخواني دارد؟ در ادامه دلايل رد سفر فضانوردان آمريكايي به كره ماه، به بررسي مهمترين عامل عدم امكان سفر به ماه يعني تابش اشعه خورشيد و اشعه‌هاي كيهاني و همچنين سپر زمين در برابر اين اشعه‌ها و چگونگي به دام افتادن اين ذرات در خارج از جو زمين خواهيم پرداخت و پس از آن به بررسي اين نكته مي‌پردازيم كه آيا امكان سفر انسان بدون سپرهاي محافظ به اين مناطق وجود دارد ياخير.

ميدان مغناطيسي محافظ كه مانند سپري زمين را در مقابل اشعه‌هاي كيهاني كه از سه منشاء عمده خورشيد، سيارات و ستارگان ديگر، ناشي مي‌شود Magnetosphere نام دارد.

اين ميدان مغناطيسي پنهان زمين شبيه ستاره دنباله‌داري است كه يك دم آن ميليونها مايل در پشت زمين در مقابل اشعه خورشيد كشيده شده است.

كمربند «ون آلن» كه در سال 1958 توسط دانشمند امريكايي جيمز ون آلن كشف شد، بوسيله ابري نامرئي از ذرات الكتريكي زمين را محاصره كرده است. دانشمندان اين كمربند را كه مثل يك تله ذرات الكتريكي را در خود نگه مي‌دارد، منطقه تابش ون آلن مي‌نامند. دانشمندان زماني به وجود اين ذرات پي بردند كه درون سفينه‌ها تجهيزات آشكار سازي اين ذرات را بكار بردند.

كمربند ون آلن از دو لايه بيروني و دروني ساخته شده است؛ لايه دروني آن كه در شكل (1) به رنگ قرمز مشخص است، بين 1000 تا 5000 كيلومتر ضخامت دارد و شامل پروتون‌هايي با انرژي 100 ميليون ولت و الكترونهايي با انرژي 1 تا 3 ميليون ولت مي‌باشد.

لايه بيروني كه در شكل (1) به رنگ آبي مشخص شده، داراي ضخامتي بين 16000 تا 24000 كيلومتر كه عمده آن محيط شامل الكترون داراي انرژي حدود 5 تا 20 ميليون ولت مي‌باشد و اين موضوع براي دانشمندان بسيار مشكل است كه تشخيص دهند، اين الكترون‌ها از كدام منبع وارد اين دو منطقه از كمربند ون آلن شده است.

محيط تابشي نزديك زمين به دو قسمت تقسيم مي‌شود:

ـ ذراتي كه در دام كمربند ون آلن گرفتار مي‌شوند.

ـ ذراتي كه در محيط موقتي قرار مي‌گيرند. اين محيط شامل اشعه‌هاي كيهاني كهكشان راه شيري و كهكشان‌هاي ديگر همچنين شعله‌هاي خورشيدي است.

اشعه‌هاي كيهاني داراي جريان سطح پايين با انرژيهاي بيش از Tev مي‌باشد كه شامل كليه يونهاي عناصر جدول تناوبي است.

مدار مكملي

شكل روبرو فقط 10% از مدارش در داخل كمربند قرار دارد، به عنوان مثال 000/40 كيلومتر كه جريان الكترونها در آن كوچكتر از KEV 500، در داخل كمربند به دام مي‌افتند و همچنين جريان پروتون‌هاي كمتر ازMEV 10 كه اغلب از اشعه‌هاي خورشيدي مي‌آيند، در لايه دروني به دام مي‌افتند.

انفجارهاي خورشيدي

انفجارهاي خورشيدي و ذرات انرژيك پروتون، ذرات آلفا، يون‌هاي سنگين و الكترون توليد مي‌كنند. تمامي ‌اين ذرات، غير هم‌جهت و ايزوتروپيك بوده و همچنين شامل پلاسماي الكترونها و پروتون‌ها با جريانهاي بيش از 1012 cm2/sec هستند و نيز در منطقه به دام افتادن ذرات، پلاسما با جريان كم انرژي Mev 1/20 از تركيب ذرات شارژ شده مي‌باشد. در منطقه خارجي مگناتوسفر و فضاي بين سياره اي ذرات پلاسما بوسيله بادهاي خورشيدي همراهي مي‌شود. پلاسما بوسيله لايه نازكي از مواد متوقف مي‌شوند، بنابراين براي تجهيزات الكترونيكي سفينه‌هاي فضايي خطري در پيش روي ندارد، اما به جدار سطحي سفينه‌هاي فضايي و همچنين به سيستم شارژ و دشارژ آنها صدمه وارد مي‌آورد.

پروتون‌ها و الكترونهاي در دام افتاده

ذرات در دام افتاده به شكل قابل ملاحظه‌اي موجب صدمه به سيستم‌هاي سفينه‌هاي فضايي مي‌شوند و با توجه به مدار زمين و شرايط لايه مگناتوسفر و فعاليتهاي خورشيدي، هم پروتون‌ها و هم الكترون‌ها، خطرات يونيزاسيون را ايجاد مي‌نمايند. براي بعضي قسمتهاي الكترونيكي، تعدادي از ذرات پروتون‌ها خطرناك‌اند.

پروتون‌ها به صورت اوليه داراي مشكلاتي مي‌باشند و با توجه به انرژي بالاي آنها و قدرت نفوذشان در مواد و بنابر آنچه در بالا گفته شد، الكترونهاي با انرژي كم، باعث دشارژ الكتروني شده كه اين براي سفينه‌ها در مدارهاي بالاي زمين (به عنوان مثال لايه ژئواستاشنري) جايي كه در معرض تعداد زيادتر از تراكم الكترون‌ها مي‌باشد، انرژيهاي بالاي الكترونها توانايي نفوذ در سفينه‌ها را دارد و در اجسام عايق جمع و دشارژ شده و باعث صدمه الكتروني مي‌گردد.

يون‌هاي سنگين و اشعه‌هاي كيهاني

اندازه جريانهاي اشعه‌هاي كيهاني (GCRS ) به مقياس كمتري نسبت به ذرات در دام افتاده، داراي جريان الكتريكي هستند اما آنها براي سفينه‌هاي فضايي مخاطره‌آميز مي‌باشند و مقدار انرژي زياد آنها باعث مي‌شود كه قدرت نفوذ اين ذرات به حد بي اندازه اي زياد باشد. همچنين آنها يك حد بسيار بالا از جريان خطي انتقال انرژي (LET) در خود دارند. اين ذرات (LET) در مراحل اوليه به فشردگي مواد بستگي دارد. حفاظت و ظرفيت مواد، عامل موثري در اين زمينه است. مدارهايي از زمين كه در آن لايه مگناتوسفر ضخامت كمي‌دارد و حفاظت كمي ‌به عمل مي‌آورد اين تاثير اشعه كيهاني به مقدار بسيار بالايي مي‌باشد.

كل مقدار اشعه به دام افتاده در سيليكون تنها Rads/Year 10 مي‌باشد و آن وقتي است كه اشعه كيهاني در بالاترين حد تابش خود قرار دارد. اگرچه وقتي مقدار اشعه كيهاني به مقدار آن در يك سيستم بيولوژيكي انساني تبديل گردد، صدمات عظيمي‌ به انسان وارد مي‌آورد. اين موضوع حتي براي مدارهاي پاييني مين هم داراي مصداق مي‌باشد؛ جايي كه تاثير اشعه كيهاني بسيار زياد است. شكل (2) منطقه اشعه‌هاي كيهاني در خارج از كمربند ون آلن را نشان مي‌دهد. ( بيرون مدار مكمل )

ذرات خورشيدي

اين ذرات هم براي طراحان سفينه‌هاي فضايي مهم مي‌باشند. در حقيقت براي سفينه‌هايي كه در فضا در مدار زمين حركت مي‌كنند و هيچ مكانيسمي‌ براي پيش‌بيني اينكه اين ذرات چه موقع در فضا پخش مي‌شوند وجود ندارد و اخطارها زمان كوتاهي دارند كه نمي‌توان آنها را مهم جلوه داد. پروتون‌هاي ذرات خورشيدي، هم تأثيرات يونيزاسيون دارند و هم تاثيرات غير يونيزه. اين ذرات خورشيدي تاثيرات زيادي برروي سلولهاي نوري فضاپيما مي‌گذارند و پروتون‌هاي آنها در كليه لايه‌هاي بين ستاره اي و همچنين لايه‌هاي ژئو استاشنري وجود دارند.

فاصله كره ماه از زمين

فاصله كره ماه از زمين كه با اشعه ليزر از روي زمين گرفته شده، 000/370 كيلومتر مي‌باشد حال آنكه ضخامت كمربند ون آلن نهايتاً 000/40 كيلومتر است و كره ماه از كمربند محافظتي بيرون بوده و فضانوردان در آنجا مستقيماً در معرض GAMMA RAY و اشعه‌هاي طيف الكترومغناطيسي قرار مي‌گيرند.

مدار گردش ماهواره‌ها

مدار گردش ماهواره‌ها به دور زمين عمدتاً در فاصله 700كيلومتري زمين قرار دارند و ايستگاه‌هاي فضايي بين‌المللي و قبل از آن، ايستگاه اسكاي لب و مير همه در مدار 650 كيلومتري زمين قرار داشته و در حقيقت آنها در لايه دروني كمربند ون آلن مي‌توانند به آنجا پرواز نموده و اقدام به تعمير آنها نمايند مانند تلسكوپ ‌هابل.

اما ماهواره‌هايي كه در مدار03600 كيلومتري و در لايه بيروني كمربند ون آلن قرار دارند؛ فضانوردان به دليل عدم حفاظت كافي مدار بيروني ون آلن قادر نيستند به آنجا سفر كنند. به عنوان مثال تلسكوپ چاندرا ـ كه به نام دانشمند هندي چاندرا نامگذاري شده ـ و در مدار 37000 كيلومتري زمين قرار دارد كه هيچ فضانوردي براي تعمير آن نمي‌تواند به آن منطقه پرواز نمايد.

شما شايد شنيده‌ايد كه گريز از مدار زمين، مستلزم سرعتي حدود 7 مايل در ثانيه معادل 2/11 كيلومتر در ثانيه است. با وجود چنين سرعتي، يك ساعت وقت نياز است تا از قسمت اصلي مناطق كمربندي با ارتفاع تقريبا 38 هزار كيلومتري خارج شويم. به هر حال اين مورد مقداري پيچيده‌تر از آن است زيرا به محض اينكه موتور راكت سوخت خود را متوقف مي‌كند، سفينه فضايي فورا بر اثر جاذبه زمين شروع به پايين آمدن تدريجي مي‌كند. سفينه فضايي در ارتفاع 38 هزار كيلومتري واقعا فقط 6/4 كيلومتر در ثانيه حركت مي‌كند و نه 2/11 كيلومتر. اگر ما يك ميانگين ژئومتريك از اين دو مسافت تهيه كنيم كه 2/7 كيلومتر در ثانيه است، زياد هم مسافت دوري نيست و آنگاه 5/1 ساعت وقت نياز خواهد بود تا از 38 هزار كيلومتر فراتر رود.

بررسي الكترون‌ها، داده الكترون AE8 جرياني جزيي، بيش از 7=E مگاوات در هر ارتفاعي را نشان مي‌دهد (1 الكترون بر سانتي‌متر مربع در ثانيه). پيچيدگي‌هاي پروتن AP8 نشان مي‌دهد جريان‌هاي اوج بيرون از سفينه فضايي حدود 20 هزار پروتون بر سانتي‌متر مربع در ثانيه، بيش از 100 مگاوات در يك منطقه حدود 7/1 شعاع زمين هستند اما به علت باريك بودن منطقه عبور از آن فقط 5 دقيقه وقت نياز دارد. با وجود اين به نظر مي‌رسد اين مورد خطر اصلي باشد.

به نظر مي‌رسد اين اعداد به طور كلي با انواع rem صفر كه ما به ياد مي‌آوريم هماهنگ باشد. اگر هر گرم از بدن يك فرد 600 هزار پروتون با 100 مگاوات انرژي جذب كند با توقف كامل آنها، نوع اجزا حدود msv50 خواهد بود.

در نظر داشتن قطر 10 سانتي‌متري براي يك فرد و عدم حمايت‌سازي توسط سفينه فضايي، نوعي از تماس به ميزان msv50 در 300 ثانيه با توجه به پروتون‌ها در فشرده‌ترين بخش مدار را مطرح مي‌كند.

به عنوان مقايسه مي‌توان گفت، ايالات متحده اعلام كرد كه ميزان آسيب‌پذيري افرادي كه با پرتون‌ها در ارتباط هستند، msv50 در سال است و خطر توليد سرطان را به همراه دارد و ميزان مزبور در انگليس 15msv است. دقيقا آسيب‌پذيري كلي بدن كه طي 30 روز مرگبار خواهد بود در 50 درصد موارد معاينه نشده، حدود 5/2 تا 3 مورد خاكستري و 250 تا 300 مورد Rad است. در چنين شرايطي 1 rad معادل يك ram است، لذا اثر چنين نوعي در نهايت براي ايجاد بيماري قابل ملاحظه در ستاره‌شناسان كافي نخواهد بود. آسيب‌پذيري سطح پايين مي‌تواند احتمالا موجب سرطان در بلندمدت شود و ما دقيقا نمي‌دانيم كه چه موارد عجيبي به دنبال خواهد داشت، اما ما معتقديم از هر هزار ستاره‌شناس فقط يك نفر احتمالا بعد از چند سال از سفرش به چنين وضعي مبتلا مي‌شود البته با 9 سفر و مجموعه 27 نفره‌شان (به استثناي چند نفر از جمله Jim Lovell كه بيش از يك بار سفر نموده). احتمالا شما انتظار داريد 5 يا 10 مورد سرطان وجود داشته باشد حتي بدون هيچ‌گونه آسيب‌پذيري، لذا نمي‌توان تشخيص داد كه كدام مورد از اين بيماري‌ها معلول سفرها بوده‌اند.

وقتي مناطق كمربندي Van Allen در سال 1958 كشف شدند، اشعه‌هاي فضايي به عنوان يكي از مشكلات منحصر به فرد از پرواز فضايي انسان مورد توجه عموم قرار گرفتند. تقريبا در همان زمان، محققان شروع به شناخت و درك اين مطلب كردند كه ناآرامي‌ها و تلاطم‌هاي متعدد جوي و خورشيدي كه طي ساليان بسيار مشاهده شده بودند، جنبه‌هايي از يك پديده بزرگتر بودند كه حادثه پراكندگي اشعه‌هاي خورشيدي بود. هرچند برآوردهاي محافظه‌كارانه اوليه نشان داده كه خطر اشعه‌هاي فضايي، يكي از مشكلات مهندسي كمتر است كه بايد جهت طراحي سفينه فضايي و برنامه‌ريزي براي مأموريت فضايي بر آن غلبه كرد. نقشه‌هاي جريان‌هاي مناطق كمربندي Van Allen در دسترس قرار دارند و حادثه‌هاي پراكندگي شعله‌هاي خورشيدي تحت تحليل‌هاي آماري فشرده قرار گرفته و فنون محاسبه انواع اشعه‌هايي كه ساختارهاي پيچيده سفينه‌هاي فضايي با آنها مواجه خواهند بود گسترش يافته‌اند. انواع اشعه‌هاي موجود در منطقه كمربندي Van Allen مي‌توانند با استفاده از مدارهاي با ارتفاع كم يا حركت سريع در مناطق كمربندي كوچك نگه داشته شوند. فقط حوادث پراكندگي شعله‌هاي خورشيدي بسيار بزرگ (كه خيلي نادر هستند) مي‌توانند براي يك سفينه فضايي كه از حمايت مدرن برخوردار است خطرساز باشند. همچنين اشعه‌هاي رده پايين‌تر براي چنين سفينه فضايي مهم نيستند.