سلام
کمربند ون آلن،
یکی از مهمترین دستاوردهای سال بینالمللی ژئوفیزیک (۱۹۵۷ و ۱۹۵۸) برنامهٔ ماهوارهٔ اکتشافی (explorer) آمریکا بود. در ارتباط با تفسیر دادههای این ماهواره،
[External Link Removed for Guests] کمربند وان آلن یا
کمربند تشعشعی وان آلن ، را در اطراف کره زمین کشف کرد. تابش مورد بحث از تراکم غلیظ الکترونها و پروتونهای با انرژی زیاد ناشی می شود که در دو منطقه هلالی شکل در فاصله های 3200و16000 کیلومتری سطح زمین واقع شدهاند. که توسط میدان مغناطیسی زمین، کره زمین را احاطه کردهاست.
این کمربند ذرات کیهانی مضری را که به سوی زمین میتابند جذب میکند. پرتوهای جذب شده توسط این حلقه بعضاً برای موجودات زنده مرگبار است و به عبارت دیگر درصورت عدم وجود این دو کمربند هرگز در زمین حیات پدیدار نمیشد. هرماهواره ای که در کمربند وان آلن قرار گیرد وسط ذرات باردار از بین می رود.بنابراین سه ناحیه امن برای قرار گرفتن ماهواره ها ایجاد می شود : بین زمین و کمربند تحتانی وان آلن مدار پایین(LEO)، بین کمربند تحتانی و فوقانی مدار متوسط(MEO)وبین کمر بند فوقانی تا فاصله ی 35 هزار کیلومتری زمین، زمین ثابت(GEO)
کمربند ون آلن در واقع متشکل از همان میدان مغناطیسی دور کره ی زمین هست که این میدان مغناطیسی با منحرف کردن و گیر انداختن ذرات پرانرژی تشعشعات ، از رسیدن این اشعه های مرگبار به زمین جلوگیری میکنه . یعنی وقتی شما از کمربند ون آلن خارج شدید در واقع از سپر حفاظتی تشعشعات زمین خارج شدید و از اون لحظه به بعد بطور مداوم مورد بمباران ذرات پرانرژی اشعه های کیهانی قرار خواهید گرفت .
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]
ناسا در گزارش خودش اعلام کرده میزان جذب تشعشعات رادیواکتیو توسط بدن فضانوردان آمریکایی در جریان سفر به ماه "کمتر" از Rem 5 بوده (5 Rem حداکثر میزان جذب تشعشع رادیواکتیو برای کارکنان تاسیسات اتمی در طول مدت یک سال [HIGHLIGHT=#f8f8ff]هست که توسط آژانس انرژی اتمی تعیین شده) حرف ناسا را قبول کنیم و مقدار جذب تشعشعات توسط فضانوردان تقریبا 5 Rem باشد . این یعنی به اقرار خود ناسا فضانوردان در طول یک سفر به ماه تقریبا به اندازه ی یک سال کارمندان تاسیسات هسته ای ، تشعشع جذب میکند . اگر به این مقدار ، میزان جذب تشعشع 2.6 Rem توسط انسان روی کره ی زمین و فعالیتهای رادیواکتیو درون بدن را اضافه [HIGHLIGHT=#f8f8ff]کنیم به عدد 7.6 Rem میرسیم که از استاندارد آژانس بالاتر است .
اگر گزارش ناسا مورد توجه قرار نگیرد:با توضیحات گفته شده ، محرز هست که در فاصله ی 380 هزار کیلومتری بین کره زمین و ماه ، از فاصله ی 100 کیلومتری زمین (شروع کمربند ون آلن) بدن فضانورد از ارتفاع 100 کیلومتری به بالا بطور مداوم تحت بمباران ذرات پرانرژی و تشعشعات یونی ناشی از اشعه های کیهانی و بادهای خورشیدی قرار خواهد گرفت . طبق مقاله ی
FASدر چنین شرایطی و با حداقل فعالیت خورشیدی (بدون درنظر گرفتن انفجارهای خورشیدی)
، با یک سپر آلومینیومی 0.1 گرم بر سانتی مترمربعی ، بدن فضانورد سالیانه
rem3000000(روزانه 8200 rem) تشعشع جذب میکند که بسیار بیشتر از مقدار لازم برای [HIGHLIGHT=#f8f8ff]مرگ فرد است ! با استفاده از یک سپر آلومینیومی 0.5 گرم بر سانتی مترمربعی ، در شرایط مشابه بدن فضانورد سالیانه 550 rem تشعشع جذب میکند . با اضافه کردن تشعشعات ناشی از انفجارهای خورشیدی (Flare) که تشعشع تقریبی کم توان ترین آنها 25 Rem است و با در نظر گرفتن 15 انفجار خورشیدی در یک شبانه روز ، بدن فضانورد حتی با سپر 0.5 گرم بر سانتی مترمربعی ، چیزی حدود 380 rem تشعشع در روز جذب میکند ! (توجه داشته باشید حداکثر مقدار مجاز جذب تشعشع توسط آژانس انرژی اتمی 5 Rem در سال بود)
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]
- [External Link Removed for Guests]
- [External Link Removed for Guests]
- [External Link Removed for Guests]


وقتي مناطق كمربندي Van Allen در سال 1958 كشف شدند، اشعههاي فضايي به عنوان يكي از مشكلات منحصر به فرد از پرواز فضايي انسان مورد توجه عموم قرار گرفتند. تقريبا در همان زمان، محققان شروع به شناخت و درك اين مطلب كردند كه ناآراميها و تلاطمهاي متعدد جوي و خورشيدي كه طي ساليان بسيار مشاهده شده بودند، جنبههايي از يك پديده بزرگتر بودند كه حادثه پراكندگي اشعههاي خورشيدي بود. هرچند برآوردهاي محافظهكارانه اوليه نشان داده كه خطر اشعههاي فضايي، يكي از مشكلات مهندسي كمتر است كه بايد جهت طراحي سفينه فضايي و برنامهريزي براي مأموريت فضايي بر آن غلبه كرد. نقشههاي جريانهاي مناطق كمربندي Van Allen در دسترس قرار دارند و حادثههاي پراكندگي شعلههاي خورشيدي تحت تحليلهاي آماري فشرده قرار گرفته و فنون محاسبه انواع اشعههايي كه ساختارهاي پيچيده سفينههاي فضايي با آنها مواجه خواهند بود گسترش يافتهاند. انواع اشعههاي موجود در منطقه كمربندي Van Allen ميتوانند با استفاده از مدارهاي با ارتفاع كم يا حركت سريع در مناطق كمربندي كوچك نگه داشته شوند. فقط حوادث پراكندگي شعلههاي خورشيدي بسيار بزرگ (كه خيلي نادر هستند) ميتوانند براي يك سفينه فضايي كه از حمايت مدرن برخوردار است خطرساز باشند. همچنين اشعههاي رده پايينتر براي چنين سفينه فضايي مهم نيستند.
بررسي الكترونها، داده الكترون AE8 جرياني جزيي، بيش از 7=E مگاوات در هر ارتفاعي را نشان ميدهد (1 الكترون بر سانتيمتر مربع در ثانيه). پيچيدگيهاي پروتن AP8 نشان ميدهد جريانهاي اوج بيرون از سفينه فضايي حدود 20 هزار پروتون بر سانتيمتر مربع در ثانيه، بيش از 100 مگاوات در يك منطقه حدود 7/1 شعاع زمين هستند اما به علت باريك بودن منطقه عبور از آن فقط 5 دقيقه وقت نياز دارد. با وجود اين به نظر ميرسد اين مورد خطر اصلي باشد.
مدار گردش ماهوارهها به دور زمين عمدتاً در فاصله 700كيلومتري زمين قرار دارند و ايستگاههاي فضايي بينالمللي و قبل از آن، ايستگاه اسكاي لب و مير همه در مدار 650 كيلومتري زمين قرار داشته و در حقيقت آنها در لايه دروني كمربند ون آلن ميتوانند به آنجا پرواز نموده و اقدام به تعمير آنها نمايند مانند تلسكوپ هابل.
اما ماهوارههايي كه در مدار03600 كيلومتري و در لايه بيروني كمربند ون آلن قرار دارند؛ فضانوردان به دليل عدم حفاظت كافي مدار بيروني ون آلن قادر نيستند به آنجا سفر كنند. به عنوان مثال تلسكوپ چاندرا ـ كه به نام دانشمند هندي چاندرا نامگذاري شده ـ و در مدار 37000 كيلومتري زمين قرار دارد كه هيچ فضانوردي براي تعمير آن نميتواند به آن منطقه پرواز نمايد.
مثال ساده تر برای رد این ادعا در مورد خود ایستگاه فضایی بین المللی می باشد که این ایستگاه در فاصله 200مایلی قراردارد ،در حالی که کمربند ون آلن حداقل 40000مایل تا زمین فاصله دارد...
ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) در فاصله ی تقریبا 354 کیلومتری زمین (خیلی پایینتر از لبه ی بیرونی کمربند ون آلن) مستقر هست و در ابتدای کار از سپرهای آلومینیومی متداول که در ماهواره ها و دیگر سفینه های بدون سرنشین استفاده میشد ، برای حفاظت ازتشعشعات استفاده میکرد . اما بررسی های انجام شده نشان میداد استفاده از عناصر سنگین مثل آلومینیوم برای سپر تشعشعی خود باعث ایجاد یک تشعشع ثانویه و آزاد شدن نوترون در هنگام برخورد ذرات پرانرژی تشعشع به سپر آلومینیوم میشود ! این بررسی ها نشان داد هرچه سپر تشعشعی آلومینیومی ضخیم تر باشد این مقدار تشعشع ثانویه بیشتر
خواهد شد .
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]
گزارش بالا اثبات میکند که در زمان پروژه های آپولو حتی در صورت استفاده از سپرهای ضخیم از جنس فلزات سنگین (آلومینیوم و سرب) برای حفاظت از جان فضانوردان ، این سپرها با برخورد ذرات پرانرژی ، با تولید تششعش ثانویه و آزاد کردن نوترون ، بیشتر بدن فضانوردان را در معرض تشعشع قرار میداده است !)
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]
به دنبال این گزارش ، ناسا و سازمان فضایی روسیه تصمیم گرفتند علاوه بر سپر آلومینیومی نصب شده ، یک لایه حفاظتی از جنس پلی اتیلن (CnHn) به مدول های ایستگاه فضایی بین المللی اضافه کنند . پلی اتیلن دارای عدد اتمی کمتر بوده و پایدارتر است و نتیجتا در اثر برخورد ذرات پرانرژی کیهانی ، تشعشع ثانویه کمتری دارد . اولین مدول مجهز به این لایه حفاظتی ، مدول سرویس Zvezda بود .
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]مدول Zvezda در وسط تصویر که از راست به مدول Zarya و از چپ به سفینه ی Soyuz متصل شده
">استفاده از این لایه ی حفاظتی جدید موثر واقع شد ، اما نه انقدر که ناسا و روسیه امیدوار بودند . گزارش سال 2002 نشان میدهد میزان جذب تشعشع توسط فضانوردان با استفاده از تکنولوژی جدید به یک میلی سیورت در روز کاهش یافته ، اما همین مقدار نیز باز بسیار زیاد است . 1 میلی سیورت مقدار جذب تشعشعی است که یک انسان روی زمین در طول یک سال جذب میکند . این میزان یعنی 3 ماه بودن در چنین شرایطی (برای فضانوردان) ریسک سرطان را تا یک دهم میزان ریسک سرطان برای سیگاری ها افزایش دهد .
شاید اینگونه فکر شودکه این میزان ریسک قابل چشم پوشی است . در حقیقت برای یک ماموریت چند ماهه ی ایستگاه فضایی هم بله ، همین گونه است . اما این موضوع نشان میدهد که حتی امروز هم تکنولوژی بشر به جایی نرسیده که بتواند انسان را به سفرهای خارج از کمربند حفاظت تشعشعی ون آلن بفرستد . در این مورد ، مارکو دورانته از دانشگاه ناپل ایتالیا میگوید "اگر با تکنولوژی امروز (2002) 2 نفر را به مریخ بفرستید ، یک نفر بر اثر سرطان خواهد مرد !"
[HIGHLIGHT=#f8f8ff]
[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]
خوب آنوقت چطور شده 40-50سال پیش به ماه رفت اما الان نمی شود