دروغ بزرگ سفر به ماه

كسانی كه در آغاز سال ۲۰۰۴ میلادی، صحنه‌های فرود فضاپیمای مدرن آمریكایی را مشاهده می‌كردند، از خود پرسیدند، چگونه این سفینه كه از تكنولوژی فوق پیشرفته قرن ۲۱ بهره می‌برد، قادر به فرود عادی در سطح مریخ نیست و با كمك كیسه‌های باد جانبی، مانند یك توپ پلاستیكی به سطح این كره برخورد می‌كند و تازه پس از فرود هم قادر به بازگشت به زمین نبوده و عملا مانند دهها فضاپیمای دیگر ساخته دست بشر، جنبه یك بار مصرف پیدا كرده و در كهكشان‌ها رها می‌شود؟! اما ۴ دهه پیش، فضاپیمای «آپولو۱۱» به راحتی در سطح ماه فرود آمد. حال جای سؤال است كه اگر آن روز تكنولوژی بردن انسان به سطح ماه وجود داشت، چرا امروز پرزیدنت بوش در ایده‌های بلندپروازانه خود از امكان سفر به ماه در سال ۲۰۲۰ میلادی سخن می‌گوید؟ «بازتاب» در بخش دیگری از گزارش خود، درباره «واقعی بودن سفر انسان به كره ماه» ـ به لحاظ فنی ـ امكان این سفر را مورد ارزیابی قرار داده و با توجه به یافته‌های علمی، دلایل ناممكن بودن این سفر را بررسی می‌كند. آیا سفر به ماه با حقایق كمربند «ون آلن» همخوانی دارد؟ در ادامه دلایل رد سفر فضانوردان آمریكایی به كره ماه، به بررسی مهمترین عامل عدم امكان سفر به ماه یعنی تابش اشعه خورشید و اشعه‌های كیهانی و همچنین سپر زمین در برابر این اشعه‌ها و چگونگی به دام افتادن این ذرات در خارج از جو زمین خواهیم پرداخت و پس از آن به بررسی این نكته می‌پردازیم كه آیا امكان سفر انسان بدون سپرهای محافظ به این مناطق وجود دارد یاخیر. میدان مغناطیسی محافظ كه مانند سپری زمین را در مقابل اشعه‌های كیهانی كه از سه منشاء عمده خورشید، سیارات و ستارگان دیگر، ناشی می‌شود Magnetosphere نام دارد. این میدان مغناطیسی پنهان زمین شبیه ستاره دنباله‌داری است كه یك دم آن میلیونها مایل در پشت زمین در مقابل اشعه خورشید كشیده شده است. كمربند «ون آلن» كه در سال ۱۹۵۸ توسط دانشمند امریكایی جیمز ون آلن كشف شد، بوسیله ابری نامرئی از ذرات الكتریكی زمین را محاصره كرده است. دانشمندان این كمربند را كه مثل یك تله ذرات الكتریكی را در خود نگه می‌دارد، منطقه تابش ون آلن می‌نامند. دانشمندان زمانی به وجود این ذرات پی بردند كه درون سفینه‌ها تجهیزات آشكار سازی این ذرات را بكار بردند. كمربند ون آلن از دو لایه بیرونی و درونی ساخته شده است؛ لایه درونی آن كه در شكل (۱) به رنگ قرمز مشخص است، بین ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰ كیلومتر ضخامت دارد و شامل پروتون‌هایی با انرژی ۱۰۰ میلیون ولت و الكترونهایی با انرژی ۱ تا ۳ میلیون ولت می‌باشد. لایه بیرونی كه در شكل (۱) به رنگ آبی مشخص شده، دارای ضخامتی بین ۱۶۰۰۰ تا ۲۴۰۰۰ كیلومتر كه عمده آن محیط شامل الكترون دارای انرژی حدود ۵ تا ۲۰ میلیون ولت می‌باشد و این موضوع برای دانشمندان بسیار مشكل است كه تشخیص دهند، این الكترون‌ها از كدام منبع وارد این دو منطقه از كمربند ون آلن شده است.
محیط تابشی نزدیك زمین به دو قسمت تقسیم می‌شود:
ـ ذراتی كه در دام كمربند ون آلن گرفتار می‌شوند.
ـ ذراتی كه در محیط موقتی قرار می‌گیرند. این محیط شامل اشعه‌های كیهانی كهكشان راه شیری و كهكشان‌های دیگر همچنین شعله‌های خورشیدی است.
اشعه‌های كیهانی دارای جریان سطح پایین با انرژیهای بیش از Tev می‌باشد كه شامل كلیه یونهای عناصر جدول تناوبی است.
مدار مكملی
شكل روبرو فقط ۱۰% از مدارش در داخل كمربند قرار دارد، به عنوان مثال ۰۰۰/۴۰ كیلومتر كه جریان الكترونها در آن كوچكتر از KEV ۵۰۰، در داخل كمربند به دام می‌افتند و همچنین جریان پروتون‌های كمتر ازMEV ۱۰ كه اغلب از اشعه‌های خورشیدی می‌آیند، در لایه درونی به دام می‌افتند.
انفجارهای خورشیدی
انفجارهای خورشیدی و ذرات انرژیك پروتون، ذرات آلفا، یون‌های سنگین و الكترون تولید می‌كنند. تمامی ‌این ذرات، غیر هم‌جهت و ایزوتروپیك بوده و همچنین شامل پلاسمای الكترونها و پروتون‌ها با جریانهای بیش از ۱۰۱۲ cm۲/sec هستند و نیز در منطقه به دام افتادن ذرات، پلاسما با جریان كم انرژی Mev ۱/۲۰ از تركیب ذرات شارژ شده می‌باشد. در منطقه خارجی مگناتوسفر و فضای بین سیاره ای ذرات پلاسما بوسیله بادهای خورشیدی همراهی می‌شود. پلاسما بوسیله لایه نازكی از مواد متوقف می‌شوند، بنابراین برای تجهیزات الكترونیكی سفینه‌های فضایی خطری در پیش روی ندارد، اما به جدار سطحی سفینه‌های فضایی و همچنین به سیستم شارژ و دشارژ آنها صدمه وارد می‌آورد.
پروتون‌ها و الكترونهای در دام افتاده
ذرات در دام افتاده به شكل قابل ملاحظه‌ای موجب صدمه به سیستم‌های سفینه‌های فضایی می‌شوند و با توجه به مدار زمین و شرایط لایه مگناتوسفر و فعالیتهای خورشیدی، هم پروتون‌ها و هم الكترون‌ها، خطرات یونیزاسیون را ایجاد می‌نمایند. برای بعضی قسمتهای الكترونیكی، تعدادی از ذرات پروتون‌ها خطرناك‌اند. پروتون‌ها به صورت اولیه دارای مشكلاتی می‌باشند و با توجه به انرژی بالای آنها و قدرت نفوذشان در مواد و بنابر آنچه در بالا گفته شد، الكترونهای با انرژی كم، باعث دشارژ الكترونی شده كه این برای سفینه‌ها در مدارهای بالای زمین (به عنوان مثال لایه ژئواستاشنری) جایی كه در معرض تعداد زیادتر از تراكم الكترون‌ها می‌باشد، انرژیهای بالای الكترونها توانایی نفوذ در سفینه‌ها را دارد و در اجسام عایق جمع و دشارژ شده و باعث صدمه الكترونی می‌گردد.
یون‌های سنگین و اشعه‌های كیهانی
اندازه جریانهای اشعه‌های كیهانی (GCRS ) به مقیاس كمتری نسبت به ذرات در دام افتاده، دارای جریان الكتریكی هستند اما آنها برای سفینه‌های فضایی مخاطره‌آمیز می‌باشند و مقدار انرژی زیاد آنها باعث می‌شود كه قدرت نفوذ این ذرات به حد بی اندازه ای زیاد باشد. همچنین آنها یك حد بسیار بالا از جریان خطی انتقال انرژی (LET) در خود دارند. این ذرات (LET) در مراحل اولیه به فشردگی مواد بستگی دارد. حفاظت و ظرفیت مواد، عامل موثری در این زمینه است. مدارهایی از زمین كه در آن لایه مگناتوسفر ضخامت كمی‌دارد و حفاظت كمی ‌به عمل می‌آورد این تاثیر اشعه كیهانی به مقدار بسیار بالایی می‌باشد. كل مقدار اشعه به دام افتاده در سیلیكون تنها Rads/Year ۱۰ می‌باشد و آن وقتی است كه اشعه كیهانی در بالاترین حد تابش خود قرار دارد. اگرچه وقتی مقدار اشعه كیهانی به مقدار آن در یك سیستم بیولوژیكی انسانی تبدیل گردد، صدمات عظیمی‌ به انسان وارد می‌آورد. این موضوع حتی برای مدارهای پایینی مین هم دارای مصداق می‌باشد؛ جایی كه تاثیر اشعه كیهانی بسیار زیاد است. شكل (۲) منطقه اشعه‌های كیهانی در خارج از كمربند ون آلن را نشان می‌دهد. ( بیرون مدار مكمل )
ذرات خورشیدی
این ذرات هم برای طراحان سفینه‌های فضایی مهم می‌باشند. در حقیقت برای سفینه‌هایی كه در فضا در مدار زمین حركت می‌كنند و هیچ مكانیسمی‌ برای پیش‌بینی اینكه این ذرات چه موقع در فضا پخش می‌شوند وجود ندارد و اخطارها زمان كوتاهی دارند كه نمی‌توان آنها را مهم جلوه داد. پروتون‌های ذرات خورشیدی، هم تأثیرات یونیزاسیون دارند و هم تاثیرات غیر یونیزه. این ذرات خورشیدی تاثیرات زیادی برروی سلولهای نوری فضاپیما می‌گذارند و پروتون‌های آنها در كلیه لایه‌های بین ستاره ای و همچنین لایه‌های ژئو استاشنری وجود دارند.
فاصله كره ماه از زمین
فاصله كره ماه از زمین كه با اشعه لیزر از روی زمین گرفته شده، ۰۰۰/۳۷۰ كیلومتر می‌باشد حال آنكه ضخامت كمربند ون آلن نهایتاً ۰۰۰/۴۰ كیلومتر است و كره ماه از كمربند محافظتی بیرون بوده و فضانوردان در آنجا مستقیماً در معرض GAMMA RAY و اشعه‌های طیف الكترومغناطیسی قرار می‌گیرند.
مدار گردش ماهواره‌ها
مدار گردش ماهواره‌ها به دور زمین عمدتاً در فاصله ۷۰۰كیلومتری زمین قرار دارند و ایستگاه‌های فضایی بین‌المللی و قبل از آن، ایستگاه اسكای لب و میر همه در مدار ۶۵۰ كیلومتری زمین قرار داشته و در حقیقت آنها در لایه درونی كمربند ون آلن می‌توانند به آنجا پرواز نموده و اقدام به تعمیر آنها نمایند مانند تلسكوپ ‌هابل. اما ماهواره‌هایی كه در مدار۰۳۶۰۰ كیلومتری و در لایه بیرونی كمربند ون آلن قرار دارند؛ فضانوردان به دلیل عدم حفاظت كافی مدار بیرونی ون آلن قادر نیستند به آنجا سفر كنند. به عنوان مثال تلسكوپ چاندرا ـ كه به نام دانشمند هندی چاندرا نامگذاری شده ـ و در مدار ۳۷۰۰۰ كیلومتری زمین قرار دارد كه هیچ فضانوردی برای تعمیر آن نمی‌تواند به آن منطقه پرواز نماید. شما شاید شنیده‌اید كه گریز از مدار زمین، مستلزم سرعتی حدود ۷ مایل در ثانیه معادل ۲/۱۱ كیلومتر در ثانیه است. با وجود چنین سرعتی، یك ساعت وقت نیاز است تا از قسمت اصلی مناطق كمربندی با ارتفاع تقریبا ۳۸ هزار كیلومتری خارج شویم. به هر حال این مورد مقداری پیچیده‌تر از آن است زیرا به محض اینكه موتور راكت سوخت خود را متوقف می‌كند، سفینه فضایی فورا بر اثر جاذبه زمین شروع به پایین آمدن تدریجی می‌كند. سفینه فضایی در ارتفاع ۳۸ هزار كیلومتری واقعا فقط ۶/۴ كیلومتر در ثانیه حركت می‌كند و نه ۲/۱۱ كیلومتر. اگر ما یك میانگین ژئومتریك از این دو مسافت تهیه كنیم كه ۲/۷ كیلومتر در ثانیه است، زیاد هم مسافت دوری نیست و آنگاه ۵/۱ ساعت وقت نیاز خواهد بود تا از ۳۸ هزار كیلومتر فراتر رود. بررسی الكترون‌ها، داده الكترون AE۸ جریانی جزیی، بیش از ۷=E مگاوات در هر ارتفاعی را نشان می‌دهد (۱ الكترون بر سانتی‌متر مربع در ثانیه). پیچیدگی‌های پروتن AP۸ نشان می‌دهد جریان‌های اوج بیرون از سفینه فضایی حدود ۲۰ هزار پروتون بر سانتی‌متر مربع در ثانیه، بیش از ۱۰۰ مگاوات در یك منطقه حدود ۷/۱ شعاع زمین هستند اما به علت باریك بودن منطقه عبور از آن فقط ۵ دقیقه وقت نیاز دارد. با وجود این به نظر می‌رسد این مورد خطر اصلی باشد. به نظر می‌رسد این اعداد به طور كلی با انواع rem صفر كه ما به یاد می‌آوریم هماهنگ باشد. اگر هر گرم از بدن یك فرد ۶۰۰ هزار پروتون با ۱۰۰ مگاوات انرژی جذب كند با توقف كامل آنها، نوع اجزا حدود msv۵۰ خواهد بود. در نظر داشتن قطر ۱۰ سانتی‌متری برای یك فرد و عدم حمایت‌سازی توسط سفینه فضایی، نوعی از تماس به میزان msv۵۰ در ۳۰۰ ثانیه با توجه به پروتون‌ها در فشرده‌ترین بخش مدار را مطرح می‌كند. به عنوان مقایسه می‌توان گفت، ایالات متحده اعلام كرد كه میزان آسیب‌پذیری افرادی كه با پرتون‌ها در ارتباط هستند، msv۵۰ در سال است و خطر تولید سرطان را به همراه دارد و میزان مزبور در انگلیس ۱۵msv است. دقیقا آسیب‌پذیری كلی بدن كه طی ۳۰ روز مرگبار خواهد بود در ۵۰ درصد موارد معاینه نشده، حدود ۵/۲ تا ۳ مورد خاكستری و ۲۵۰ تا ۳۰۰ مورد Rad است. در چنین شرایطی ۱ rad معادل یك ram است، لذا اثر چنین نوعی در نهایت برای ایجاد بیماری قابل ملاحظه در ستاره‌شناسان كافی نخواهد بود. آسیب‌پذیری سطح پایین می‌تواند احتمالا موجب سرطان در بلندمدت شود و ما دقیقا نمی‌دانیم كه چه موارد عجیبی به دنبال خواهد داشت، اما ما معتقدیم از هر هزار ستاره‌شناس فقط یك نفر احتمالا بعد از چند سال از سفرش به چنین وضعی مبتلا می‌شود البته با ۹ سفر و مجموعه ۲۷ نفره‌شان (به استثنای چند نفر از جمله Jim Lovell كه بیش از یك بار سفر نموده). احتمالا شما انتظار دارید ۵ یا ۱۰ مورد سرطان وجود داشته باشد حتی بدون هیچ‌گونه آسیب‌پذیری، لذا نمی‌توان تشخیص داد كه كدام مورد از این بیماری‌ها معلول سفرها بوده‌اند. وقتی مناطق كمربندی Van Allen در سال ۱۹۵۸ كشف شدند، اشعه‌های فضایی به عنوان یكی از مشكلات منحصر به فرد از پرواز فضایی انسان مورد توجه عموم قرار گرفتند. تقریبا در همان زمان، محققان شروع به شناخت و درك این مطلب كردند كه ناآرامی‌ها و تلاطم‌های متعدد جوی و خورشیدی كه طی سالیان بسیار مشاهده شده بودند، جنبه‌هایی از یك پدیده بزرگتر بودند كه حادثه پراكندگی اشعه‌های خورشیدی بود. هرچند برآوردهای محافظه‌كارانه اولیه نشان داده كه خطر اشعه‌های فضایی، یكی از مشكلات مهندسی كمتر است كه باید جهت طراحی سفینه فضایی و برنامه‌ریزی برای مأموریت فضایی بر آن غلبه كرد. نقشه‌های جریان‌های مناطق كمربندی Van Allen در دسترس قرار دارند و حادثه‌های پراكندگی شعله‌های خورشیدی تحت تحلیل‌های آماری فشرده قرار گرفته و فنون محاسبه انواع اشعه‌هایی كه ساختارهای پیچیده سفینه‌های فضایی با آنها مواجه خواهند بود گسترش یافته‌اند. انواع اشعه‌های موجود در منطقه كمربندی Van Allen می‌توانند با استفاده از مدارهای با ارتفاع كم یا حركت سریع در مناطق كمربندی كوچك نگه داشته شوند. فقط حوادث پراكندگی شعله‌های خورشیدی بسیار بزرگ (كه خیلی نادر هستند) می‌توانند برای یك سفینه فضایی كه از حمایت مدرن برخوردار است خطرساز باشند. همچنین اشعه‌های رده پایین‌تر برای چنین سفینه فضایی مهم نیستند.
منبع :spectrum.persianblog.com