قدمت شركة ستيمراد (StemRad) الإسرائيلية الأمريكية مؤخرا للمسؤولين في وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) بيانات اختبار السترة المضادة للرصاص من مهمة أرتميس 1. قال الدكتور أورين ميلشطاين، الرئيس التنفيذي للشركة وأحد مؤسسيها، في مكالمة مع موقع معهد دافيدسون:"تجاوزت النتائج توقعاتنا". "في البداية بدا الأمر جيدا لدرجة يصعب تصديقها، ولكن بعد شهور من التحليل الشامل للبيانات والتشاور مع خبراء من هيئات أخرى، أصبحنا مقتنعين بأن النتائج جيدة جدا بالفعل."
تأسست الشركة منذ أكثر من عقد من الزمان، في أعقاب الدروس المستفادة من الحادث الذي وقع في مفاعل فوكوشيما النووي في اليابان. لقد ولدت على أساس أنه من غير العملي حماية الجسم بأكمله من الإشعاع المشع، وأنه من أجل السماح لأطقم الطوارئ بالعمل، كان لا بد من تزويدهم بحل من شأنه حماية المناطق الأكثر حساسية للإشعاع في أجسامهم. في الأساس الأعضاء الداخلية وعظم الحوض، الذي يحتوي على معظم نخاع العظام.
من هذا المنطلق، تم تطوير الفكرة لمنتج يوفر حماية مماثلة لرواد الفضاء في الفضاء. الطواقم لا تعمل بالقرب من مفاعل نووي ينبعث منه إشعاعات مشعة، إلا أنها قد تتعرض لمستويات عالية من الإشعاع المكون من جزيئات مشحونة تنبعث بكميات كبيرة من الشمس، خاصة خلال فترات نشاطها العالي، والمعروفة باسم "العواصف الشمسية". على عكس السترة الواقية المصنوعة من الرصاص المصممة لحماية أطقم الطوارئ على الأرض من أشعة جاما، تستخدم سترة رواد الفضاء، المسماة أستروراد، البولي إيثيلين المضغوط، الذي يمتص الجسيمات المشحونة مثل البروتونات عالية الطاقة.
في مهمة أرتميس 1، التي جرت قبل عام، تم إطلاق مركبة فضائية أوريون غير مأهولة في رحلة استغرقت 25 يوما حول القمر لاختبار وظائفها وأنظمتها قبل المهام التالية التي سيطير فيها رواد الفضاء – أولا حول القمر وبعد ذلك في الطريق إلى الهبوط عليه. في مبادرة مشتركة بين وكالة الفضاء الإسرائيلية، وكالة الفضاء الألمانية (DLR)، وكالة ناسا والشركة المصنعة للمركبة الفضائية شركة لوكهيد مارتن ، وضعت اثنين من العارضات فيها، وهي مغطاة بالعديد من أجهزة لاستشعار الإشعاع. ارتدت الدمية الأولى، التي أطلق عليها اسم زوهار، السترة الواقية، وتركت الدمية الثانية، هيلجا، بدون سترة، كتجربة مراقبة. "تم تجهيز كلاهما بعشرات من أجهزة الاستشعار النشطة، على الجسم وداخله، والتي تقيس وتسجل مستويات الإشعاع في كل لحظة. أوضح جوردان خوري، العالم الرئيسي لستيمارد في التجربة:" كان لزوهار مجموعة إضافية من المستشعرات على السطح الخارجي للسترة المضادة". "بالإضافة إلى ذلك، تم توصيل أجسام الدمى بآلاف من أجهزة الاستشعار السلبية، التي تقيس التعرض التراكمي للإشعاع".
خلال مهمة أرتميس 1، لم تسجل الشمس أي نشاط غير عادي، لذلك حدث معظم التعرض للإشعاع عندما مرت المركبة الفضائية عبر أحزمة فان ألين- وهي مناطق غنية بالجسيمات المشحونة الناتجة عن تأثير المجال المغناطيسي للأرض، والذي يحمينا من الكثير من هذا الإشعاع. أظهرت بيانات الاختبار الأولية أن زوهار امتصت بالفعل إشعاعا أقل بكثير من هيلجا، لكن البيانات كانت محدودة بسبب شكل التجربة. على سبيل المثال، نادرا ما تمتص العارضات الإشعاع من اتجاه ظهورهن، لأنهن كن جالسات مع الوجه الى الأمام، وظهورهن متجهة نحو غرفة المرافق للمركبة الفضائية، التي تمتص معظم الإشعاع.
ولذلك، استخدم الباحثون البيانات التي تم جمعها لاختبار نوع الحماية التي ستوفرها السترة لرواد الفضاء الذين يتحركون بحرية في المركبة الفضائية باستخدام المحاكاة الحاسوبية. كما أنهم فحصوا إلى ما سيحدث لهم أثناء العواصف الشمسية القوية. لهذا الغرض، استخدموا أيضًا بيانات من عاصفتين من هذا النوع، من عامي 1972 و1989، والتي كانت شدتهما قوية بما يكفي لتعريض رواد الفضاء للخطر في الفضاء.
وأوضح خوري: "بحسب بياناتنا، فإن مستوى الإشعاع الذي كانت ستمتصه زوهار في حدث 1972 أقل بنسبة 60 في المائة مما كانت ستمتصه هيلجا بدون السترة، والفارق يعادل حوالي 1500 أشعة سينية". "عندما فحصنا الحماية على عظم الحوض، المخزن الرئيسي لنخاع العظام، زاد الفرق إلى حوالي 90 بالمائة."
خلال عاصفة شمسية، من المفترض أن يتجمع رواد الفضاء الذين يسافرون على متن مركبة الفضاء أوريون في منطقة داخل المركبة الفضائية تم تصنيفها على أنها " ملجأ إشعاع." في الواقع، هذه عبارة عن حجرات صغيرة أسفل مقاعد سفينة الفضاء، يمكن ترتيب المعدات والإمدادات حولها لمنحها الحماية المثلى. المشكلة هي أنه سيكون من الصعب البقاء فيها لساعات طويلة، ناهيك عن بضعة أيام، وبالطبع فإن البقاء فيها سيحد من قدرة رواد الفضاء على القيام بمهامهم اليومية.
يمكن أن تسمح السترة لرواد الفضاء، أو على الأقل بعضهم، بمغادرة الملجأ لفترة من الوقت وإجراء عمليات حيوية. يؤكدون في بستماراد أنه ليس من المفترض أن يحل محل ملجأ الإشعاع في المركبة الفضائية، انما لإكماله. بالإضافة إلى الحماية الفورية، التي ستمنع الإصابات مثل مرض الإشعاع الذي سيعرض حياة رواد الفضاء للخطر، تقلل السترة من مستوى الإشعاع الذي يتعرض له رائد الفضاء، وبالتالي يمكن أن تسمح لرائد الفضاء الذي كان في الفضاء أثناء عاصفة شمسية بعدم تجاوز الحد الأقصى لمستوى التعرض للإشعاع، والذي لن يسمح له بالذهاب في مهام أخرى في الفضاء.
"بعد أن أشارت البيانات الأولى إلى النجاح، أجرينا تحليلات لأكثر من ستة أشهر. قد شارك في بعضها خبراء المختبر الوطني في أوكريدج بولاية تينيسي، الذين سيكونون شركاء أيضًا في المقالات التي من المتوقع نشرها قريبًا"، قال ميلشطاين. "أشعر بالرضا عن النتائج كعالم، وليس فقط كرجل أعمال."
قدم رئيس ستيمراد ورئيس وكالة الفضاء الإسرائيلية ، أوري أورون، البيانات إلى جيم فري (Free) ، نائب رئيس وكالة ناسا ومدير برنامج أرتميس. "كان رده "لم نكن نتوقع نتائج أفضل من ذلك"، قال ميلشطاين. "في ضوء هذا النجاح، نفحص مع وكالة ناسا إمكانية تقليل كتلة السترة في مواقع معينة لتحسين استخدامها في المهمات الفضائية حيث يكون كل غرام مهم، دون التخلي عن معظم الحماية من الإشعاع." وفقا لأقوال خوري، فإن تخفيض كتلة السترة بنسبة 50 في المائة ستقلص 25 في المائة فقط من الحماية، وذلك بفضل تصميمها الذي يختلف فيه سمك الطبقة الواقية من منطقة إلى أخرى، اعتمادا على مستوى الخطر على الأعضاء التي تحميها السترة.
"نحن نعمل حاليًا مع وكالة ناسا، من خلال وكالة الفضاء الإسرائيلية، على دمج السترة في مهام أرتميس القادمة. ليس من المؤكد أنها ستكون على متن أرتميس 2، التي هي مهمة قصيرة نسبيًا لا ينبغي أن يكون مستوى التعرض للإشعاع فيها مرتفعًا، لكننا نعتزم دمجها في أرتميس 3، التي ستأخذ البشر على متنها إلى أول هبوط على القمر كجزء من البرنامج، وبالطبع في المهام التي ستتبعه".
تعمل الشركة الآن على تحسين الطبقات الواقية. في الوقت نفسه، يعملون على تحسين الهندسة البشرية للسترة، في تجربة أخرى تم إجراؤها بالشراكة مع وكالة ناسا في محطة الفضاء الدولية. "ارتدى أربعة رواد فضاء من ناسا سترتنا في المحطة لفترات طويلة من الوقت لاختبار راحتها في الأنشطة الروتينية ، بما في ذلك النوم مع السترة. وقال ميلستين إن رائد الفضاء إيتان ستيفا قام بذلك أيضًا في مهمة "ركيع" العام الماضي. "ستكون الخطوة التالية في التطوير هي السترات التي يمكن تعديلها في الحجم وتناسب جسم رائد فضاء معين، بالطبع مع نماذج مختلفة للرجال والنساء."
في هذه الأثناء، سجلت الشركة أول صفقة كبيرة لبيع سترات واقية لقوات الأمن ، حيث وقعت عقدا لبيع 360 سترة واقية للحرس الوطني الأمريكي، بإجمالي حوالي خمسة ملايين دولار. "الحرس الوطني مشابه إلى حد ما لقيادة الجبهة الداخلية في إسرائيل، ومن المفترض أن يقوم أفراده بالرد في حالة وقوع حادث في مفاعل نووي، أو لا سمح الله، عمل إرهابي أو هجوم عسكري بالأسلحة النووية، " قال ميلشطاين. "تم الاتفاق على الصفقة بعد الكثير من الاختبارات التي قاموا بها لسترتنا، وبعد عملية طويلة تضمنت العمل مع الكونجرس بشأن وضع ميزانية لهذه الحماية. نأمل أن تكون هذه هي الصفقة الأولى من بين العديد من الصفقات، ليس فقط مع أنظمة الأمن ولكن أيضا مع وكالات الطوارئ الأخرى، مثل خدمات الإطفاء، وبالطبع مع دول أخرى حول العالم."
*
إيتاي نيبو هو رئيس تحرير الموقع الإلكتروني لمعهد ديفيدسون لتعليم العلوم، الذراع التعليمي لمعهد وايزمان للعلوم.