نقل قول:یکی از مهمترین دستاوردهای سال بین المللی ژئوفیزیک (۱۹۵۷ و ۱۹۵۸) برنامهٔ ماهوارهٔ اکتشافی (explorer) آمریکا بود. در ارتباط با تفسیر دادههای این ماهواره، جیمز ون آلن کمربند وان آلن یا کمربند تشعشعی وان آلن ، را در اطراف کره زمین کشف کرد. تابش مورد بحث از تراکم غلیظ الکترونها و پروتونهای با انرژی زیاد ناشی می شود که در دو منطقه هلالی شکل در فاصله های 3200و16000 کیلومتری سطح زمین واقع شده اند. که توسط میدان مغناطیسی زمین، کره زمین را احاطه کرده است.
این کمربند ذرات کیهانی مضری را که به سوی زمین می تابند جذب میکند. پرتوهای جذب شده توسط این حلقه بعضاً برای موجودات زنده مرگبار است و به عبارت دیگر درصورت عدم وجود این دو کمربند هرگز در زمین حیات پدیدار نمیشد.
هرماهواره ای که در کمربند وان آلن قرار گیرد وسط ذرات باردار از بین می رود. بنابر این سه ناحیه امن برای قرار گرفتن ماهواره ها ایجاد می شود:
بین زمین و کمربند تحتانی وان آلن مدار پایین(LEO)
بین کمربند تحتانی و فوقانی مدار متوسط(MEO)
بین کمر بند فوقانی تا فاصله ی 35 هزار کیلومتری زمین، زمین ثابت(GEO)
کمربند ون آلن در واقع متشکل از همان میدان مغناطیسی دور کره ی زمین هست که این میدان مغناطیسی با منحرف کردن و گیر انداختن ذرات پرانرژی تشعشعات ، از رسیدن این اشعه های مرگبار به زمین جلوگیری میکنه . یعنی وقتی شما از کمربند ون آلن خارج شدید در واقع از سپر حفاظتی تشعشعات زمین خارج شدید و از اون لحظه به بعد بطور مداوم مورد بمباران ذرات پرانرژی اشعه های کیهانی قرار خواهید گرفت.
ناسا در گزارش خودش اعلام کرده میزان جذب تشعشعات رادیواکتیو توسط بدن فضانوردان آمریکایی در جریان سفر به ماه “کمتر” از Rem 5 بوده
(5 Rem حداکثر میزان جذب تشعشع رادیواکتیو برای کارکنان تاسیسات اتمی در طول مدت یک سال هست که توسط آژانس انرژی اتمی تعیین شده)
اگه حرف ناسا رو قبول کنیم و مقدار جذب تشعشعات توسط فضانوردان تقریبا 5 Rem باشه، این یعنی به اقرار خود ناسا فضانوردان در طول یک سفر به ماه تقریبا به اندازه ی یک سال کارمندان تاسیسات هسته ای ، تشعشع جذب میکنند . اگر به این مقدار، میزان جذب تشعشع 2.6 Rem توسط انسان روی کره زمین و فعالیتهای رادیواکتیو درون بدن را اضافه کنیم به عدد 7.6 Rem میرسیم که از استاندارد آژانس بالاتر است .
حال اگر گزارش ناسا مورد توجه قرار نگیرد:
با توضیحات گفته شده ، محرز هست که در فاصله ی 380 هزار کیلومتری بین کره زمین و ماه ، از فاصله ی 100 کیلومتری زمین (شروع کمربند ون آلن) بدن فضانورد از ارتفاع 100 کیلومتری به بالا بطور مداوم تحت بمباران ذرات پرانرژی و تشعشعات یونی ناشی از اشعه های کیهانی و بادهای خورشیدی قرار خواهد گرفت . طبق مقاله ی FAS در چنین شرایطی و با حداقل فعالیت خورشیدی (بدون درنظر گرفتن انفجارهای خورشیدی)، با یک سپر آلومینیومی 0.1 گرم بر سانتی مترمربعی ، بدن فضانورد سالیانه rem3000000(روزانه 8200 rem) تشعشع جذب میکند که بسیار بیشتر از مقدار لازم برای مرگ فرد است ! با استفاده از یک سپر آلومینیومی 0.5 گرم بر سانتی مترمربعی ، در شرایط مشابه بدن فضانورد سالیانه 550 rem تشعشع جذب میکند .حال با اضافه کردن تشعشعات ناشی از انفجارهای خورشیدی (Flare) که تشعشع تقریبی کم توان ترین آنها 25 Rem است و با در نظر گرفتن 15 انفجار خورشیدی در یک شبانه روز ، بدن فضانورد حتی با سپر 0.5 گرم بر سانتی مترمربعی ، چیزی حدود 380 rem تشعشع در روز جذب میکند !
(توجه داشته باشید حداکثر مقدار مجاز جذب تشعشع توسط آژانس انرژی اتمی 5 Rem در سال بود)
وقتي مناطق كمربندي Van Allen در سال 1958 كشف شدند، اشعه هاي 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، جنبه هايي از يك پديده بزرگتر بودند كه حادثه پراكندگي اشعه هاي خورشيدي بود.
ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS)
مدار گردش ماهوارهها به دور زمين عمدتاً در فاصله 700كيلومتري زمين قرار دارند و ايستگاههاي فضايي بين المللي 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.
تلسکوپ فضایی چاندرا
اما ماهوارههايي كه در مدار36000 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.
مثال ساده تر برای رد این ادعا در مورد خود ایستگاه فضایی بین المللی می باشد که این ایستگاه در فاصله 200مایلی قراردارد ،در حالی که کمربند ون آلن حداقل 40000مایل تا زمین فاصله دارد…
ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) در فاصله ی تقریبا 354 کیلومتری زمین (خیلی پایینتر از لبه ی بیرونی کمربند ون آلن) مستقر هست و در ابتدای کار از سپرهای آلومینیومی متداول که در ماهواره ها و دیگر سفینه های بدون سرنشین استفاده میشد ، برای حفاظت ازتشعشعات استفاده میکرد . اما بررسی های انجام شده نشان می داد استفاده از عناصر سنگین مثل آلومینیوم برای سپر تشعشعی خود باعث ایجاد یک تشعشع ثانویه و آزاد شدن نوترون در هنگام برخورد ذرات پرانرژی تشعشع به سپر آلومینیوم میشود!
این بررسی ها نشان داد هرچه سپر تشعشعی آلومینیومی ضخیم تر باشد این مقدار تشعشع ثانویه بیشتر خواهد شد .گزارش بالا اثبات می کند که در زمان پروژه های آپولو حتی در صورت استفاده از سپرهای ضخیم از جنس فلزات سنگین (آلومینیوم و سرب) برای حفاظت از جان فضانوردان ، این سپرها با برخورد ذرات پرانرژی ، با تولید تشعش ثانویه و آزاد کردن نوترون ، بیشتر بدن فضانوردان را در معرض تشعشع قرار میداده است!
ماژول Zvezda در وسط تصویر که از راست به ماژول Zarya و از چپ به سفینه ی Soyuz متصل شده است.
به دنبال این گزارش، ناسا و سازمان فضایی روسیه تصمیم گرفتند علاوه بر سپر آلومینیومی نصب شده ، یک لایه حفاظتی از جنس پلی اتیلن (CnHn) به ماژول های ایستگاه فضایی بین المللی اضافه کنند . پلی اتیلن دارای عدد اتمی کمتر بوده و پایدارتر است و نتیجتا” در اثر برخورد ذرات پرانرژی کیهانی ، تشعشع ثانویه کمتری دارد . اولین ماژول مجهز به این لایه حفاظتی ، ماژول سرویس Zvezda بود .
استفاده از این لایه ی حفاظتی جدید موثر واقع شد ، اما نه انقدر که ناسا و روسیه امیدوار بودند . گزارش سال 2002 نشان میدهد میزان جذب تشعشع توسط فضانوردان با استفاده از تکنولوژی جدید به یک میلی سیورت در روز کاهش یافته ، اما همین مقدار نیز باز بسیار زیاد است . 1 میلی سیورت مقدار جذب تشعشعی است که یک انسان روی زمین در طول یک سال جذب میکند . این میزان یعنی 3 ماه بودن در چنین شرایطی (برای فضانوردان) ریسک سرطان را تا یک دهم میزان ریسک سرطان برای سیگاری ها افزایش دهد .
شاید اینگونه فکر شودکه این میزان ریسک قابل چشم پوشی است . در حقیقت برای یک ماموریت چند ماهه ی ایستگاه فضایی هم بله ، همین گونه است.
اما این موضوع نشان میدهد که حتی امروز هم تکنولوژی بشر به جایی نرسیده که بتواند انسان را به سفرهای خارج از کمربند حفاظت تشعشعی ون آلن بفرستد.
خوب آنوقت چطور شده 40-50سال پیش به ماه رفتن و به سلامت برگشتن اما الان نمی شه؟!
………………………………………
البته ناگفته نمونه که در بسیاری از سایتهای نا آگاه نوشته شده در صورت عبور سریع از کمربند ون آلن دیگه مشکلی ایجاد نمیشه! که این اشتباه هم نشأت گرفته از یکی دیگه از دروغ ها و حقه های NASA هست. ناسا اعلام کرده که ما از کمربند ون آلن با سرعت عبور کردیم تا خطرات تشعشعات کیهانی رو برای فضانوردان به حداقل برسونیم.
(یعنی در واقع اونها با سرعت از سپر زمین عبور کردند تا برسند به اصل تشعشعات!)
همون طور که بیان شد واقعیت این هست که کمربند ون آلن در واقع سپر زمین در برابر تشعشعات هست.
یعنی وقتی شما از کمربند ون آلن خارج شدید در واقع از سپر حفاظتی تشعشعات زمین خارج شدید و از اون لحظه به بعد بطور مداوم مورد بمباران ذرات پرانرژی اشعه های کیهانی قرار خواهید گرفت.
در این کمربند، ما با "تشعشعات" به طوری که مردم فکر میکنن و (شما براشون توصیف میکنید که هرچی بره اونجا درجا پودر و نابود میشه!) روبرو نیستیم، بلکه با "ذرات" روبروییم و حفاظت از دستگاه ها و سرنشینان در برابر این "ذرات" پروتون و الکترون های پر انرژی، ربطی به میزان "کلفت" بودن سپر دفاعی نداره.
همونطور که در متن خودتونم بود، سپر ساخته شده از فلزات، چندان کاربرد مطلوبی در این مورد نخواهند داشت و هرچقدر عدد اتمی فلز به کار رفته پایین تر باشه، بهتره؛ به همین خاطر برای بسیاری از اتصالاتی که نیاز بود از فلزات استفاده بشه، از آلومینیوم استفاده کردن به جای آهن و مس و سرب...
در زمان مأموریت های Apollo، سازمان NASA و دیگر محققان، اطلاعات مناسبی از ماهیت ذرات پر انرژی در این کمربند به واسطه ی مأموریت های بررسی که قبلاً انجام شده بود (از جمله مأموریت های سرنشین دار Gemini) ، داشتن و مدت های بسیار روی این موضوعات بحث و بررسی انجام گشته بود.
نتیجتاً با موادی که در آن زمان موجود بودن، در ماجول فرماندهی مأموریت های Apollo از لایه های متفاوتی از مواد استفاده کردن و لایه ای فیبری که میان لایه های داخلی و خارجی مجول فرماندهی به کار بردن، بهترین نوع محافظت دربرابر تشعشعات و ذرات بود که در اون زمان میتونستن انجام بدن.
البته امروز از Polyethylene استفاده میشه که مؤثرتر هست.
مسیر حرکت مأموریت های Apollo، کاملاً اتفاقی و مثل دانسته های شما همین طوری نبودند!
با آنالیز داده های جمع آوری شده طی سال ها از کمربند van allen و میزان شدت و ضخامتش در موقعیت های مختلف، نتیجتاً به موقعیت های نازک تر و ضعیف تر موجود، برای عبور دست یافتن و از اون مسیرها عبور کردن که هم عبور سریع باشه و هم میزان مورد expose بودن کمتر بشه.
علاوه بر این، در تمام مأموریت ها، هر سرنشین، دارای یک dosimeter روی بدنش بود که با ارتباط رادیویی، به طور مداوم، اطلاعات میزان exposure رو به مرکز روی زمین مخابره میکرد.
نهایتاً، در این مأموریت ها، به سپری نیاز نداشتن که بتونه ماه ها از سرنشینان محافظت کنه؛ بلکه چیزی نیاز بوده و ساخته شده که دقیقاً با میزان و مدت زمانی که قرار بوده مأموریت به طول بینجامه، جواب بده. مدت زمان های کوتاهی که قرار بوده در خارج از ماجول بگذرونن هم همگی محاسبه و در طراحی لباس برای پیشگیری از آسیب از تشعشعات ساطع شده از خورشید، به واسطه ی نبود جو و میدان مغناطیسی مشابه زمین، اقدامات لازم منظور شده بودن. بسیاری از جزئیات و نقشه های ساختارها و مواد به کار رفته در تک تک ماجول ها و لباس ها، روی اینترنت یافت میشن و میتونید مطالعه کنید...
درواقع افرادی که در شاتل ها و مأموریت های فضایی به ایستگاه بین المللی فضایی ISS میرفتن و میرن و اقدام به راهپیمایی های فضایی برای تعمیرات میکنن، بسیار بیشتر از افرادی که به سمت ماه برن، در مدت مشابه در معرض خطر از جانب ذرات باردار این کمربند قرار دارن...!
الان این تعداد مأموریت در سال به مناطقی از پایین تا بالا تا بیرون از کمربند van allen انجام میشه و به خوبی میتونن تجهیزات الکترونیکی (که از بدن انسان هم آسیب پذیرتر هستن در برابر این تشعشعات و ذرات پر انرژی)، محافظت کنن... در گذشته هم تعداد بالایی مأموریت به فضای خارجی فرستاده شدن...
این مورد قبلا هم در انجمن p30world پاسخ داده شده بود، و صرفا برای یادآوری جواب رو دوباره قرار دادم.