قبل رحلة مأهولة تستغرق 10 أيام إلى ما وراء الغلاف المغناطيسي، يستكشف الباحثون "الأعضاء على رقاقة"، والدروع الذكية، والحلول البيولوجية للحد من أضرار الإشعاع الكوني في المهمات الطويلة.
تحديث: تم تأجيل إطلاق المركبة الفضائية أرتميس 2، وهي أول مركبة فضائية تدور حول القمر منذ أكثر من 50 عامًا، إلى مارس 2026، بسبب تسرب الهيدروجين الذي تم اكتشافه أثناء محاولة إعادة التزود بالوقود.
إن عودة البشر إلى مدارات خارج "الفقاعة الواقية" للمجال المغناطيسي للأرض تُلقي بظلالها مجدداً على تهديدٍ مختلفٍ تماماً عما اعتدنا عليه في محطة الفضاء الدولية: الإشعاع المؤين بشدته وتراكيبه غير المألوفة على سطح الأرض. ويصف مقالٌ مُفصّلٌ نُشر في مجلة ساينس بقلم إيلي دولجين كيف يجري، بالتوازي مع الاستعدادات لمهمة أرتميس 2 - وهي رحلة مأهولة حول القمر والعودة - إنشاء جبهة بحثية تسعى لفهم تأثير هذا الإشعاع على الجسم، وكيف يُمكن "توظيف العناصر البيولوجية" للحماية، وليس الهندسة فقط.
ما هي مخاطر الإشعاع العميق؟ ولماذا يصعب تقليده؟
خارج الغلاف المغناطيسي، يتعرض رواد الفضاء لنوعين من المخاطر: أحداث جسيمية من الشمس قد تنفجر فجأة، وتدفق مستمر للأشعة الكونية المجرية - وهي جسيمات عالية الطاقة (بما في ذلك الأيونات الثقيلة) يصعب إيقافها. وتؤكد وكالة ناسا أن الإشعاع يُعدّ من أهم المخاطر الصحية للبعثات الفضائية الطويلة والعميقة، لا سيما عند الحديث عن شهور خارج نطاق حماية الأرض.
تتلخص مشكلة البحث في شقين: أولهما، ندرة البيانات الفعلية المتاحة من رواد الفضاء الذين سافروا خارج المدار الأرضي المنخفض (عدد قليل من طياري برنامج أبولو). وثانيهما، أن التجارب الإشعاعية في المسرعات عادةً ما تُنتج جرعة قصيرة وقوية، بينما يكون التعرض للإشعاع في الفضاء مزمنًا ومستمرًا. لذا، تبرز أفكار لتطوير "حقول تجريبية" طويلة الأمد تحاكي التدفق المستمر، إلى جانب جمع البيانات الذكية من المهمات الفضائية نفسها.
أعضاء على رقاقة في طريقها إلى القمر: علم الأحياء كمقياس إشعاع شخصي
من بين الأدوات الجديدة استخدام نماذج بيولوجية شخصية تُحمل مع الطاقم. وكجزء من تجربة أفاتار، من المقرر إرسال رقائق ميكروفلويدية إلى الفضاء لزراعة خلايا نخاع العظم من أفراد الطاقم، وذلك للكشف عن علامات الإجهاد والشيخوخة المتسارعة واضطرابات إنتاج خلايا الدم - وهو نظام يتأثر بشكل خاص بالإشعاع. ومن شأن المقارنة بين رقاقة "فضائية" ونظيرتها على الأرض أن توضح مدى تأثير التعرض القصير ولكن العميق للإشعاع، وإلى أي مدى تعكس الرقاقة الشخص نفسه بدقة.
الرؤية المستقبلية واضحة: إذا عرفنا كيفية تحديد خصائص الاستجابة الفردية، فسيكون من الممكن تصميم "إجراء مضاد" مخصص: مضادات الأكسدة، والأدوية الداعمة للمناعة، والمواد الواقية - وفقًا لنقاط ضعف كل رائد فضاء، بدلاً من حل موحد للجميع.
الحماية، و"ملجأ العاصفة"، وتقوية الجسم من الداخل
على الصعيد الهندسي، توجد حلول فعّالة نسبيًا لمواجهة الظواهر الشمسية، مثل "ملجأ العواصف" داخل المركبة الفضائية، وطبقات من مواد غنية بالهيدروجين (كالماء والبلاستيك والغذاء والمعدات) تُقلل من اختراق بعض الجسيمات. لكن في مواجهة الإشعاع الكوني المجري، ولا سيما الأيونات الثقيلة عالية الطاقة، يكون التدريع المكثف أقل فعالية، بل وقد يُسبب هزات ارتدادية. لذا، تُستخدم استراتيجية تشغيلية أيضًا: جدولة المهمات خلال فترة نشاط شمسي مرتفع نسبيًا، حيث يُقلل المجال المغناطيسي للشمس من تدفق الإشعاع الكوني إلى حد ما، حتى وإن زاد ذلك من خطر حدوث التوهجات الشمسية.
في الوقت نفسه، يجري اختبار حلول قابلة للارتداء. ومن الأمثلة البارزة على ذلك سترة AstroRad من شركة StemRad، التي جُرِّبت على دمى في مهمة أرتميس 1. يُفترض أن تُقلل هذه السترة بشكل كبير من الجرعة الإشعاعية المحتملة الناتجة عن حدث شمسي، على الرغم من عدم وقوع أي حدث كبير خلال مهمة الاختبار نفسها، لذا استُمدت معظم المعلومات من قياسات العبور في مناطق الإشعاع القريبة من الأرض ومن النماذج. وأكد أورين ميلشتاين أن الميزة تكمن في المرونة التشغيلية، لكن ثمن ذلك هو الكتلة والحجم، وهو تحدٍّ مستمر مع كل عملية إطلاق.
وماذا عن "التقوية من الداخل"؟ هنا تتراوح الأمور بين الفضول والتجريب. أحد الاتجاهات التي يجري استكشافها هو استخدام بروتين Dsup من الدببة المائية، الذي يحمي الحمض النووي. وقد أثبت الباحثون إمكانية نقل تعليمات الإنتاج المؤقت لهذا البروتين باستخدام الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) والدهون، على غرار مبدأ لقاحات mRNA، وبالتالي تقليل الضرر الإشعاعي الذي يلحق بالأنسجة في التجارب على الحيوانات - لكن لا يزال من الصعب تطبيقه على كامل الجسم، وبالتأكيد ليس للاستخدام طويل الأمد.
يركز اتجاه آخر على المكملات الغذائية العلاجية مثل الكامفيرول، وأدوية أكثر استهدافًا تسعى للحد من تلف الدماغ أو الجهاز المناعي. في الوقت نفسه، تُطرح أفكار متطرفة، مثل "الغيبوبة الاصطناعية" لإبطاء عملية الأيض، ولكن يبدو هذا في الوقت الراهن أقرب إلى اتجاه بحثي مستقبلي منه إلى أداة عملية حقيقية.
إلى جانب كل هذا، يذكرنا الواقع التشغيلي بأن الطريق إلى القمر لا يزال غير ممهد: ففي أوائل فبراير، أعلنت وكالة ناسا أن مهمة أرتميس 2 قد تم تأجيلها حتى مارس على الأقل، بعد تسرب الهيدروجين السائل أثناء اختبار إعادة التزود بالوقود ("بروفة رطبة")، وأنه من المتوقع إجراء اختبار آخر قبل تحديد نافذة الإطلاق النهائية.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
تم تجاهلهم. لم يُسهم ذلك في صحة رواد الفضاء. كانت تلك الأيام ذروة الإشعاع الشمسي في دورة مدتها 11 عامًا، وكان الاعتبار الوحيد سياسيًا - وهو التغلب على الروس.
ربما يمكنك أن تشرح لي كيف تغلبوا على هذه المشاكل قبل 50 عامًا عندما هبط البشر لأول مرة على سطح القمر؟!
ألم تكن هذه الظواهر الكونية موجودة آنذاك؟! أم أن البشر كانوا يمتلكون بنية فسيولوجية مختلفة؟!