รังสีอวกาศบริเวณดวงจันทร์เข้มข้นกว่าโลกแค่ไหน เจาะข้อมูลจากหุ่นจำลองในภารกิจ Artemis I

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น

ข้อมูลที่ได้จากภารกิจ Artemis I ชี้ให้เห็นว่า ปริมาณรังสีสะสมบริเวณใกล้ดวงจันทร์มีระดับสูงกว่าในวงโคจรต่ำรอบโลก (Low Earth Orbit) จริง แต่ไม่ได้พุ่งสูงมหาศาลเกินกว่าที่ประเมินไว้ ทั้งนี้ค่าตัวเลขที่วัดได้จะแตกต่างกันไปตามชนิดของรังสีและตำแหน่งติดตั้งเครื่องตรวจวัด ขณะเดียวกันงานวิจัยที่วิเคราะห์ผลึกตรวจวัดรังสีลิเธียมฟลูออไรด์ (LiF) มีเป้าหมายหลักเพื่อทดสอบความแม่นยำในการอ่านสัญญาณของอุปกรณ์ตรวจวัด ไม่ใช่การประเมินความเสี่ยงด้านสุขภาพของนักบินอวกาศโดยตรง

ภารกิจ Artemis I เป็นเที่ยวบินทดสอบแบบไร้มนุษย์ควบคุมเมื่อปี 2022 โดยยาน Orion ได้นำหุ่นจำลองลำตัวมนุษย์ 2 ตัวชื่อ "Helga" และ "Zohar" ร่วมเดินทางไปด้วย ทั้งคู่ได้รับการติดตั้งเซนเซอร์ตรวจจับรังสีไว้หลายตำแหน่งในร่างกายจำลอง เพื่อศึกษาว่ารังสีทะลุผ่านตัวยานเข้ามาและส่งผลกระทบต่ออวัยวะภายในอย่างไร การทดลองภายใต้โครงการ MARE นี้จึงเป็นการเก็บข้อมูลจากสภาพแวดล้อมจริงในอวกาศอย่างละเอียด

สาเหตุที่ระดับรังสีใกล้ดวงจันทร์สูงกว่ารอบโลก เป็นเพราะสภาพแวดล้อมที่ไร้เกราะกำบัง โดยในวงโคจรต่ำรอบโลกยังมีสนามแม่เหล็กโลกคอยกักอนุภาคพลังงานต่ำไว้ในแถบรังสีแวนอัลเลน (Van Allen Belts) แต่นอกวงโคจรระหว่างโลกกับดวงจันทร์จะไม่มีแนวป้องกันดังกล่าว ทำให้ยานต้องเผชิญกับรังสีคอสมิกจากกาแล็กซี (Galactic Cosmic Rays) โดยตรง อย่างไรก็ดี ปริมาณรังสีที่วัดได้จริงยังขึ้นอยู่กับโครงสร้างผนังยาน ตำแหน่งติดตั้งเซนเซอร์ รวมถึงทิศทางการหันของยาน Orion ด้วย

ทาง NASA ระบุว่า ท่าทางการวางตัวของยานส่งผลต่อปริมาณรังสีที่เครื่องตรวจวัดได้อย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น ในช่วงที่ยาน Orion จุดเครื่องยนต์ปรับทิศทางเพื่อลดการปะทะกับอนุภาคในแถบแวนอัลเลน ระดับรังสีที่วัดได้ลดลงเกือบครึ่งหนึ่ง แสดงให้เห็นว่าปริมาณรังสีที่นักบินจะได้รับไม่ได้ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากโลกเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับตำแหน่งและองศาการหันของยานอวกาศด้วย

สำหรับเครื่องตรวจวัดชนิดผลึก LiF นั้น เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดแบบพาสซีฟที่ไม่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าขณะทำงาน เมื่อมีอนุภาครังสีวิ่งผ่านจะทิ้งร่องรอยไว้ในโครงสร้างผลึก เมื่อนำกลับมายังห้องปฏิบัติการบนโลก นักวิจัยจะใช้กล้องจุลทรรศน์เรืองแสงกระตุ้นด้วยแสงสีน้ำเงินเพื่ออ่านแสงสีแดงที่เปล่งออกมาจากรอยตำหนิ วิธีนี้ช่วยระบุค่าการถ่ายเทพลังงานเชิงเส้น (LET) ได้อย่างละเอียด ซึ่งบ่งชี้ว่าอนุภาคฝากพลังงานไว้หนาแน่นเพียงใด

เมื่อนำผลจากผลึก LiF ไปเปรียบเทียบกับแผ่นพลาสติกตรวจจับรอยอนุภาคที่ติดตั้งคู่กัน พบว่าผลโดยรวมมีความสอดคล้องกันดี แต่ยังมีความแตกต่างกันในกลุ่มอนุภาคที่มีค่า LET สูงกว่า 100 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ต่อไมโครเมตร ซึ่งผลึก LiF จะอ่านค่าได้สูงกว่า ความต่างนี้มีผลโดยตรงต่อการประเมินปัจจัยคุณภาพของรังสีและปริมาณโดสเทียบเท่า จึงจำเป็นต้องเทียบมาตรฐานและทำความเข้าใจขีดจำกัดของเครื่องมือก่อนนำข้อมูลไปใช้งาน

ผลการศึกษานี้ช่วยยืนยันและเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องมือตรวจวัดในอวกาศ ทว่าไม่ได้หมายความว่าการเดินทางไปดวงจันทร์จะปลอดภัยอย่างไร้กังวล เพราะระดับความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์ยังขึ้นอยู่กับชนิดของอนุภาค พลังงาน ระยะเวลาที่สัมผัส การป้องกันของยาน และพายุสุริยะที่อาจเกิดขึ้น การประเมินความปลอดภัยสำหรับภารกิจที่มีมนุษย์เดินทางไปด้วยในอนาคต จึงต้องอาศัยข้อมูลจากเครื่องมือวัดหลากหลายชนิดร่วมกับแบบจำลองชีววิทยาทางการแพทย์ต่อไป

ขอบคุณภาพประกอบจาก graphic.in.th