NASA’nın Test Ettiği Radyasyon Yeleği Astronot Maruziyetini Yüzde 60 Azaltabilir

NASA’nın Artemis I görevi sırasında test edilen AstroRad yeleği, güçlü Güneş fırtınaları sırasında astronotların radyasyon dozunu yaklaşık yüzde 60 azaltabilecek bir koruma sağlıyor. Araştırmacılar 2022’de Ay çevresinde uçan Orion kapsülünden elde edilen ölçümleri geçmişteki güçlü Güneş olaylarıyla karşılaştırarak farklı senaryoları modelledi. Çalışma, astronot radyasyonu riskinin Ay görevleri uzadıkça giyilebilir koruma sistemleriyle de yönetilebileceğini gösteriyor.

Artemis I Verileri Yeleğin Koruma Düzeyini Ortaya Çıkardı

Artemis I görevi sırasında Orion kapsülündeki Zohar mankeni AstroRad yeleğini giyerken Helga mankeni ek koruma olmadan uçtu. Her iki mankenin üzerinde binlerce radyasyon sensörü bulunması araştırmacılara aynı uçuş koşullarında korumalı ve korumasız ölçümleri karşılaştırma imkânı verdi.

Orion’un uçuşu sırasında büyük bir Güneş fırtınası yaşanmadığı için araştırma ekibi doğrudan böyle bir olayın sonuçlarını ölçmedi. Araştırmacılar bunun yerine kapsülün Dünya çevresindeki Van Allen kuşaklarından geçerken topladığı verileri kullanarak 1972 ile 1989 yıllarındaki güçlü Güneş olaylarına benzer koşulları modelledi.

Araştırmanın hesaplamaları, 1972’deki fırtınaya benzer bir olay sırasında AstroRad kullanımının radyasyon dozunu yaklaşık yüzde 60 azaltabileceğini gösterdi. 1989 seviyesindeki bir olay için hesaplanan koruma oranı yaklaşık yüzde 40 olurken araştırmacılar söz konusu kazanımın sırasıyla 193 gün ile 131 günlük derin uzay radyasyonuna eşdeğer olduğunu belirledi.

AstroRad’ın tasarımı tüm vücudu aynı yoğunlukta korumak yerine radyasyona karşı hassas kabul edilen organların çevresinde yoğunlaşıyor. Yelek akciğer, mide, kemik iliği, meme dokusu ile yumurtalıkların bulunduğu bölgeleri korurken tasarım özellikle uzun süreli uzay görevlerinde kritik organların maruziyetini azaltmaya odaklanıyor.

StemRad ile Lockheed Martin tarafından geliştirilen 57 pound ağırlığındaki sistem günlük kullanım için tasarlanmadı. Yelek, Güneş kaynaklı yüksek enerjili parçacıkların arttığı dönemlerde astronotların uzay aracı içinde veya korunaklı bir alanda kullanabileceği ek savunma katmanı olarak geliştirildi.

Uzay araçlarının tamamına kalın radyasyon kalkanları eklemek, fırlatma kütlesini artırdığı için her görevde aynı ölçüde uygulanamıyor. AstroRad gibi hedefli çözümler ise yalnızca kritik bölgelerde koruma sağlayarak kütle ile güvenlik arasındaki dengeyi farklı bir yöntemle ele alıyor.

1972 yılında meydana gelen güçlü Güneş fırtınası Apollo 16 ile Apollo 17 görevleri arasındaki döneme denk geldi. Astronotlar o sırada Ay’a doğru yolculuk ediyor veya Ay yüzeyinde bulunuyor olsaydı yüksek enerjili parçacıklara maruz kalmaları ciddi bir sağlık riski oluşturabilirdi.

1989 yılındaki Güneş olayı da uzay hava koşullarının Dünya’daki teknolojik altyapıyı etkileyebildiğini gösterdi. Söz konusu olay Kanada’nın elektrik şebekesinde büyük bir kesintiye yol açarken manyetik deniz mayınlarının patlaması gibi başka etkiler de yaşandı.

Dünya’nın atmosferi ile manyetik alanı düşük Dünya yörüngesindeki astronotlara önemli ölçüde doğal koruma sağlıyor. Ay’a ve daha uzak hedeflere yapılan görevlerde astronotlar bu korumanın dışına çıktığı için Güneş parçacık olayları görev güvenliği açısından daha önemli bir risk hâline geliyor.

NASA’nın Artemis programı, insanlı Ay uçuşlarının süresini artırmaya hazırlanırken radyasyon güvenliği daha kritik bir mühendislik başlığı hâline geliyor. Artemis I mürettebatsız bir test görevi olarak Orion kapsülünün Ay çevresindeki performansını sınarken sonraki görevler astronotların Dünya’nın manyetik korumasından daha uzun süre uzak kalmasını gerektirecek.

Artemis II kapsamında AstroRad yeleğinin kullanılmamasında Orion kapsülünün sınırlı iç hacmi etkili oldu. Yaklaşık 10 gün sürmesi beklenen görevde ekipman alanının kısıtlı olması yeleğin taşınmasını zorlaştırırken daha uzun süreli görevler için farklı koruma seçeneklerinin değerlendirilmesi gündemde kalıyor.

StemRad ile Lockheed Martin daha önce sistemin bir versiyonunu Uluslararası Uzay İstasyonu’nda da test etti. Tasarımın kökeninde nükleer kazalara müdahale ekiplerinin kullandığı koruyucu ekipmanlar bulunurken uzay ortamının kendine özgü radyasyon koşulları Artemis I ölçümlerinin değerini artırdı.

Araştırma ekibi AstroRad’ın koruma performansını korurken ağırlığını azaltmaya çalışıyor. Daha hafif bir tasarım, astronotların uzun süreli Ay görevlerinde ek ekipman taşıma yükünü azaltırken yeleğin acil durumlarda daha kolay kullanılmasına da katkı sağlayabilir.

Mühendisler aynı zamanda uzay aracında zaten bulunan malzemelerin acil durumlarda radyasyon kalkanı olarak kullanılmasını araştırıyor. Su, yiyecek ve diğer malzemeler astronot ile radyasyon kaynağı arasına yerleştirildiğinde ek koruyucu kütle oluşturabildiği için gelecekteki uzay araçlarının iç yerleşimi de radyasyon güvenliği dikkate alınarak planlanabilir.

NASA’nın Ay çevresinde daha uzun süreli görevler planlaması, Güneş fırtınalarına karşı tek bir ekipmana dayanmayan çok katmanlı koruma yaklaşımını öne çıkaracak. Uzay aracının yapısı, görev sırasında Güneş hava durumunun izlenmesi, sığınak alanları, astronotların konumlandırılması ile giyilebilir koruma sistemleri birlikte kullanıldığında derin uzay radyasyonu riski daha kapsamlı biçimde yönetilebilecek.