وضعت وكالة ناسا أنظارها على القمر، بهدف إرسال رواد فضاء مرة أخرى إلى سطح القمر بحلول عام 2026 وإقامة تواجد طويل الأمد هناك بحلول ثلاثينيات القرن الحالي. لكن القمر ليس مكانًا صالحًا للسكنى بالنسبة للبشر.
تقصف الأشعة الكونية القادمة من النجوم والمجرات البعيدة وجزيئات الطاقة الشمسية القادمة من الشمس السطح، ويمكن أن يشكل التعرض لهذه الجسيمات خطرًا على صحة الإنسان.
كل من الأشعة الكونية المجرية والجسيمات النشطة الشمسية، هي جسيمات عالية الطاقة تسافر بسرعة قريبة من سرعة الضوء.
بينما يتدفق الإشعاع الكوني المجري باتجاه القمر في تيار ثابت نسبيًا، يمكن أن تأتي الجسيمات النشطة من الشمس على شكل دفعات كبيرة. ويمكن لهذه الجسيمات أن تخترق لحم الإنسان وتزيد من خطر الإصابة بالسرطان.
تمتلك الأرض مجالًا مغناطيسيًا يوفر درعًا ضد الجسيمات عالية الطاقة القادمة من الفضاء. لكن القمر لا يحتوي على مجال مغناطيسي، مما يجعل سطحه عرضة للقصف بهذه الجسيمات.
خلال حدث جسيمات الطاقة الشمسية الكبيرة، يمكن أن تتجاوز جرعة الإشعاع التي يتلقاها رائد الفضاء داخل بدلة الفضاء 1000 مرة الجرعة التي يتلقاها شخص ما على الأرض. وهذا من شأنه أن يتجاوز الحد الأقصى الموصى به لعمر رائد الفضاء بمقدار 10 مرات.
ويهدف برنامج أرتميس التابع لوكالة ناسا، والذي بدأ في عام 2017، إلى إعادة الوجود البشري على القمر لأول مرة منذ عام 1972. وأنا وزملائي في مركز CLEAR التابع لجامعة ميشيغان، وهو مركز تنبؤات All-Clear SEP، نعمل على التنبؤ هذه الجسيمات المنبعثة من الشمس. قد يساعد التنبؤ بهذه الأحداث في حماية أفراد طاقم Artemis في المستقبل.
دورة شمسية مدتها 11 سنة
ويواجه القمر مستويات خطيرة من الإشعاع في عام 2024، حيث تقترب الشمس من النقطة القصوى في دورتها الشمسية التي تبلغ 11 عاما. هذه الدورة مدفوعة بالمجال المغناطيسي للشمس، الذي تتغير قوته الإجمالية بشكل كبير كل 11 عامًا. عندما تقترب الشمس من أقصى نشاط لها، يمكن أن يحدث ما يصل إلى 20 حدثًا كبيرًا لجسيمات الطاقة الشمسية كل عام.
كل من التوهجات الشمسية، وهي انفجارات مفاجئة للإشعاع الكهرومغناطيسي من الشمس، وانبعاثات الكتلة الإكليلية، وهي طرد كمية كبيرة من المادة والمجالات المغناطيسية من الشمس، يمكن أن تنتج جسيمات نشطة.
ومن المتوقع أن تصل الشمس إلى الحد الأقصى للطاقة الشمسية في عام 2026، وهو الوقت المستهدف لإطلاق مهمة أرتميس 3، والتي ستهبط بطاقم من رواد الفضاء على سطح القمر.
بينما يمكن للباحثين متابعة دورة الشمس والتنبؤ بالاتجاهات، فمن الصعب تخمين متى سيحدث بالضبط كل حدث لجسيمات الطاقة الشمسية، ومدى شدة كل حدث. وسيحتاج رواد الفضاء المستقبليون على سطح القمر إلى نظام تحذير يتنبأ بهذه الأحداث بشكل أكثر دقة قبل حدوثها.
التنبؤ بالأحداث الشمسية
في عام 2023، قامت وكالة ناسا بتمويل مركز امتياز للطقس الفضائي مدته خمس سنوات يسمى CLEAR، والذي يهدف إلى التنبؤ باحتمالية وشدة أحداث جسيمات الطاقة الشمسية.
في الوقت الحالي، لا يستطيع المتنبئون في مركز التنبؤ بالطقس الفضائي التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، وهو المركز الذي يتتبع الأحداث الشمسية، إصدار تحذير لحدث جسيمات طاقة شمسية واردة حتى يكتشفوا فعليًا توهجًا شمسيًا أو انبعاثًا كتليًا إكليليًا. ويكتشفون ذلك من خلال النظر إلى الغلاف الجوي للشمس وقياس الأشعة السينية التي تتدفق من الشمس.
بمجرد أن يكتشف المتنبئ توهجًا شمسيًا أو انبعاثًا كتليًا إكليليًا، تصل الجسيمات عالية الطاقة عادةً إلى الأرض في أقل من ساعة. لكن رواد الفضاء على سطح القمر سيحتاجون إلى وقت أطول من ذلك الوقت للبحث عن مأوى. يريد فريقي في CLEAR التنبؤ بالتوهجات الشمسية وانبعاث الكتل الإكليلية قبل حدوثها.
في حين أن العلماء لا يفهمون تمامًا أسباب هذه الأحداث الشمسية، إلا أنهم يعلمون أن المجال المغناطيسي للشمس هو أحد المحركات الرئيسية. وعلى وجه التحديد، يدرسون قوة وتعقيد المجال المغناطيسي في مناطق معينة على سطح الشمس.
في مركز CLEAR، سنراقب المجال المغناطيسي للشمس باستخدام قياسات من التلسكوبات الأرضية والفضائية ونبني نماذج التعلم الآلي التي تتنبأ بالأحداث الشمسية – ونأمل أن يكون ذلك قبل أكثر من 24 ساعة من وقوعها.
ومن خلال إطار التوقعات الذي تم تطويره في CLEAR، نأمل أيضًا في التنبؤ بموعد عودة تدفق الجسيمات إلى مستوى آمن. وبهذه الطريقة، سنكون قادرين على إخبار رواد الفضاء عندما يكون من الآمن مغادرة مأواهم ومواصلة عملهم على سطح القمر.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: لولو تشاو، جامعة ميشيغان
اقرأ أكثر:
تعمل لولو تشاو كباحثة رئيسية في CLEAR في جامعة ميشيغان، التي تتلقى تمويلًا من وكالة ناسا.