Hva blir gjort for å beskytte astronauter mot stråling i verdensrommet?

I 1982 publiserte forfatteren James Michener sin vidstrakte romløpsroman, Rom. I den beskriver han et fiktivt Apollo 18-oppdrag til månen. Mens astronautene er på overflaten, slipper solen løs en enorm storm som fanger dem utenfor deres beskyttende kapsel. De to mennene blir sprengt av dødelige mengder stråling før de kan komme seg i sikkerhet.

De klarer å komme seg tilbake til landeren, men er så syke at de ikke kan fly tilbake for å bli med sin tredje besetningskamerat i den kretsende månekommandomodulen. De ender opp med å rase tilbake til overflaten og dø. Så grusomt som dette høres ut, en strålingshendelse som den i Rom utgjør en veldig reell utfordring for romfarere. Og det er denne typen scenario som planleggere av måneoppdrag ønsker å unngå. I dag jobber de med måter å redusere eksponeringen på, og hvis astronauter får en dose stråling, finner de medisinske metoder for å behandle dem.

Romvær og stråling

Solutbrudd sender energiske partikler vår vei via solvinden hver dag. De forårsaker romvær, som forstyrrer kommunikasjonssystemene mellom Jorden og de mange oppdragene i verdensrommet (inkludert ISS). Det kan også alvorlig forstyrre systemer her på jorden. Romværet (og solstormene som forårsaker det) intensiveres når solen er mer aktiv, i en periode som kalles solmaksimum.

Solstormer kan variere fra milde utbrudd til betydelige solenergipartikkelhendelser, som kan være dødelige for mennesker i verdensrommet. De skjer når protonladet materiale bryter ut fra solen, vanligvis assosiert med store solflammer og koronale masseutkast (CME). Partiklene blir akselerert av fakkelene og CME-ene, og det er det som gjør dem så dødelige. For astronauter i verdensrommet er den beste beskyttelsen å være bak beskyttende vegger i deres kapsler og habitater. Men hvis det viser seg at folk på et oppdrag blir utsatt for stråling, er det viktig å ha medisinske prosedyrer for å hjelpe astronauter til å komme seg.

Det er verdt å huske at det har vært minst én “nær samtale” med måneutforskere og potensiell solaktivitet. I 1972 eksploderte solstormer forbi Jorden og Månen. De forstyrret satellittkommunikasjon så vel som bakkebaserte kommunikasjonssystemer på jorden. Heldigvis ble ingen Apollo-oppdrag påvirket, selv om stormene skjedde mellom Apollo 16 og 17-oppdragene. Hadde de brast ut under disse oppdragene, ville det gått dårlig for astronautene, som ville ha sittet ender enten på vei til Månen eller mens de var på overflaten.

Artemis 1s strålingsstudier

Heldigvis er det et oppdrag for å studere strålingsmiljøet utenfor Jorden: Artemis 1. Det er viktig i denne tiden når vi går inn i solmaksimum. Når det flyr, vil stråling og medisinsk forskning være et hovedfokus for det oppdraget. Orion-kapselen har strålingsmonitorer fra NASA og ESA om bord, sammen med spesialiserte testdukker. Det finnes også CubeSats med eksperimenter (som genmodifisert gjær som står for menneskelige reaksjoner på stråling). Disse ble alle designet for å studere strålingsmiljøet astronauter vil møte på vei til månen.

Orion har selvfølgelig strålingsskjerming for å beskytte mennesker og teknologi. Fremtidige fartøyer som SpaceXs Human Landing System vil være godt skjermet for å beskytte astronauter på vei til Månen og tilbake til den planlagte Lunar Gateway. I tilfelle en svært kraftig storm kan astronauter gjemme seg i tilfluktsrom ombord til det er trygt. Det var det ISS-mannskapene gjorde da solen slapp et spesielt voldsomt utbrudd i september 2017.

Strålingsfarer utenfor jorden

Det er imidlertid verdt å huske at ISS er innenfor den beskyttende boblen til jordens magnetosfære. Astronauter som våger seg utenfor magnetosfæren i Orion eller andre romfartøyer vil være i faresonen. Det vil også folk som bor og arbeider på månen. Det er ingen slik magnetosfærisk beskyttelse tilgjengelig “der ute.” I en sterk solstorm vil mennesker i verdensrommet bli sprengt med dødelige mengder stråling veldig raskt.

“Å forlate magnetosfæren er som å forlate en trygg havn og begi seg ut i det åpne hav,” sa Melanie Heil, segmentkoordinator for European Space Agencys Space Weather Office. «Strålingseksponering for astronauter på månen kan være en størrelsesorden høyere enn på romstasjonen og flere størrelsesordener høyere enn på jordoverflaten. Fremtidige astronauter vil møte høyere risiko fra solpartikkelhendelser: det er veldig viktig at vi studerer strålingsmiljøet utenfor magnetosfæren og forbedrer vår evne til å forutsi og forberede oss på solstormer.»

ESA jobber på sin side med European Radiation Sensor Array (ERSA)-prosjektet. Det er en serie sensorer for å gi sanntids strålingsovervåking om bord på den fremtidige bemannede månestasjonen Gateway. Tanken er å få målinger både fra innsiden og utsiden av mannskapskapsler og habitater for å forstå strålingsrisiko og lekkasjer. Det er også mulig å inkludere strålingssensorer på ubemannede månebaner som Lunar Pathfinder. En annen mulighet er å sette sensorer på fremtidige månens telekommunikasjonssatellitter.

Forutsi solaktivitet

I tillegg til å skjerme våre astronauter og måneutforskere, er det viktig å utforske strålingsmiljøet mellom Jorden og Månen slik Artemis vil gjøre. Men vi trenger mer informasjon om selve solutbruddene. Mens astronomer vet mye om solaktivitet, trenger vi fortsatt et solid “tidlig varslingssystem” for solstormer. Det kan bidra til å varsle astronauter og måneutforskere i tide til å ta sikkerhetstiltak.

Det er målet for romværforskere over hele verden. Tidlig observasjon av aktive områder på solskiven er et hovedmål for ESAs 2029-vake oppdrag. Det vil gi forhåndsvarsler for potensielt farlige romværhendelser som kan sette astronauter og oppdagelsesreisende i fare. Andre oppdrag, som f.eks SOHO, STEREO, Solar Dynamics Observatoryog Parker solsondegir verdifulle langtidsdata om solens aktivitet.

For mer informasjon

Beskytter Artemis og måneutforskere mot romstråling
Solen vår
Spaceweather Prediction Center
Romstråling (HRP-elementer)