MARS’a gideceklerin alacakları kozmik radyasyon dozları ve sağlık riski?

Curiosity Mars Rover aracındaki RAD radyasyon aletiyle yapılan ölçümler, Mars’ta yaşanabilir mi? Koloni kurma girişimleri!

Yüksel Atakan, Dr.Radyasyon Fizikçisi , [email protected], Almanya

Giriş

NASA’nın ‘Curiosity Mars Rover’ insansız uzay aracı 253 gün yolculuktan sonra 6 Ağustos 2012’de Mars’a inmiş ve o günden beri de  Mars yüzeyinde çalışmalarını sürdürüyor. Başlangıçta, Mars’ta iki yıl kalması planlanan (kısaca)Rover, birbirinden ilginç çalışmaları sorunsuz yapabildiği için,  süresi 2018’e kadar uzatılmıştır. Bu arada, Rover’daki özel kameralar, laser ve spektrometrelerle (Bkz. Şekil 1 ve 1a) toprak ve kayalarda yaptığı inceleme ve analizlerin NASA kontrol merkezinde değerlendirilmesiyle, Mars’ın derinliklerinde eskiden su olacağına ve mikro organizmaların da yaşayabileceğine uygun bir ortamın bulunabileceği sonucu çıkarıldığı da medyada yer almıştır.

Rover aracının önemli bir görevi de ileride Mars’a yollanacak insanlı araçlarda, gerek yol boyunca gerekse Mars’ta, astronotların kozmik ışınlardan ne kadar radyasyon dozu alabileceklerini ölçmektir ve araçta bu amaçla RAD radyasyon ölçü aleti bulunuyor (The Radiation Assessment Detector/ Bkz.Şekil 1). Mars’a olan uzun yolculuğu boyunca RAD radyasyon ölçüm aleti (Şekil 1) her 15 dakikada bir radyasyon ölçümleri yapıp sonuçları NASA’ya bildirmiştir/1/.

Mars yolunda ve Mars’ta ölçülen radyasyon dozları ve sağlık riski?

Genel olarak, uzay yolculuklarında astronotlar kozmik ışınlar yoluyla azımsanmayacak bir radyasyon dozu alıyorlar. Örneğin Uluslararası Uzay Aracında (ISS) 6 ayda boyunca bir astronotun aldığı doz 90 miliSievert’e (mSv) yakındır (Bkz. Şekil 2). Bu miktar dünyamızda doğal radyasyondan 1 yılda aldığımız ortalama doz olan 2,4 mSv’in  37 katıdır. Kozmik ışınlar olarak adlandırılmalarına rağmen, ışın tanecikleri olan foton’lardan değil, büyük çoğunluğu, enerjileri çok yüksek protonlar başta olmak üzere enerjileri yüksek daha büyük kütleli atom çekirdeklerinden oluşan hızlı tanecikler, maddenin ve bu arada insan vücudunun da derinliklerine, hücrelere ve DNA’ya girerek etkili olabiliyorlar, bunları bozabiliyorlar (Kozmik ışınlara bu ad verilmesiyle ilgili olarak tarihsel gelişmenin yer aldığı çerçeve içindeki yazıya bkz). Kozmik ışınların iki ana kaynağı bulunuyor: ilki güneş sistemindeki güneş rüzgarı denilen zaman zaman kapsamı ve şiddeti azalıp çoğalan parçacıklar bulutu, ikincisi ise güneş sistemi dışındaki (galaksi kaynaklı) süpernova patlamaları.  Astronotlar, kozmik ışınların sıklıklarının  ve şiddetlerinin  zamanla değişimine, kendilerinin de uzay yolculuğu sırasında kapsülde kalma sürelerine ve zırhlama durumuna göre  değişen miktarlarda radyasyon dozu alabiliyorlar. Benzer durum Mars yüzeyinde kalındığında da geçerli.

RAD aletiyle yapılan ölçümlerin değerlendirilmesi, 253 günlük Mars yolculuğu sırasında günde alınabilecek radyasyon dozunun ortalama olarak 1,8 miliSievert (mSv) olabileceğini gösteriyor (Şekil 2 ve yazının sonundaki Sievert tanımına bkz.). Bu günlük değer, dünya üzerinde, deniz düzeyinde kozmik ışınlardan alınmakta olan yıllık radyasyon dozu olan ortalama 0,30 mSv’lik dozun 6 katıdır. Mars yolculuğunda 1 günde alınabilecek  1,8mSv’lik doz, dünyada 1 yılda alınan 2,4 mSv’lik /2/ ortalama doğal radyasyon dozunun ise %75’i kadar olup, az değildir.


Şekil 1: Sol baştaki resim  RAD, radyasyon ölçüm aletini, sağda Mars Rover uzay aracı Mars yüzeyinde dağa tırmanırken görülüyor..

Şekil 1a: Curiosity Mars Rover aracı ve üzerindeki aletlerden bazıları: Chem Cam: kuvvetli bir laser, bir spektrometre ve camera içeriyor, REMS: Rover Envıronmenal Monıtorıng / çevre monitoru, CheMin: Toprak örnekleinin incelendiği kimyasal mineraloji sistemi. Bu yazıyla ilgili olmayan diğer aletlerin kısaltmaları için bkz: /https://www.nasa.gov/mission_pages/msl/index.htmlttps://a.gov/mission_pages/msl/index.html9).diğerletler

Rover’deki RAD aletiyle yapılan ölçümlerin değerlendirilmesine göre Mars yüzeyinde günde alınabilecek radyasyon dozu ise 0,7 mSv kadardır (Mars’ın düşük yoğunluktaki atmosferine rağmen kozmik ışınlar epey frenleniyor, Bkz.Şekil 2).

İleride NASA, insanlı Mars yolculuklarında daha hızlı uzay araçları kullanarak yolculuğu 253 günden 180 güne indirmeyi planlıyor/1/.  Bu durumda gidiş geliş 360 gün yolculukta alınabilecek ortalama kozmik ışın dozu: 1,8 x 360= 650 mSv kadar ve Mars yüzeyinde 500 gün kalındığında da orada alınabilecek ortalama günlük 0,7 mSv’lik doz da eklendiğinde: 650+0,7×500= 1000 mSv=1 Sv’lik ortalama toplam bir dozun alınması beklenebilir.

Şekil 2, Mars Curiosity’deki RAD ölçüm aletiye ölçülen dozları ve diğer dozlarla karşılaştırmaları gösteriyor/1/. Ordinatta Eşdeğer Doz (mSv), Absiste soldan sağa sırasıyla: 1. Dünyada deniz düzeyindeki yıllık ortalama kozmik ışın dozu, 2. ABD’de yılda tüm kaynaklardan alınan ortalama doz, 3. Bilgisayar tomografi dozu, 4. ISS uzay aracında 6 ayda alınan doz, 5. Mars yolculuğunda 180 günde alınacak ortalama doz ve 6. Mars’ta 500 gün kalındığında alınacak ortalama doz gösteriliyor.

Mars yolculuğunda ve Mars’ta 500 gün kalındığına (ve hatta ileride daha uzun sürelerde kalındığında) ardı sıra oluşacak bu 1 Sv’lik toplam dozların, vücutta ne gibi bir hasar yapabileceği ise tam olarak kestirilemez. Japonya’da 2.Dünya Savaşında atılan atom bombalarından kaynaklanan deneyimlere  ve çok tartışmalı olarak kullanılan bugünkü yaklaşıma göre bu 1 Sv’lik doz, halk arasında zaten %25 olan kanser riskini %5 artırıyor sonucu çıkarılabilir (tüm dünyada ortalama olarak, ölenlerin %25’i zaten kanserden ölüyor/2/).

Mars’ta yaşanabilir mi? Koloni kurma girişimleri!

Mars, dünyadan ortalama 250 milyon km uzaklıkta (aramızdaki uzaklık, Dünya ve Mars’ın yörüngelerinde bulundukları yere göre 56 milyon km ile 401 milyon km arasında değişebiliyor). Mars’a 253 günde varan Rover, ortalama olarak günde 1 milyon km’lik bir yol almış demektir.  Mars  atmosferinin basıncı dünyadakinin  %1’i bile değil. Çekim kuvveti de çok az, dünyadakinin %38’i kadar. Mars atmosferi %95 CO2’den, %2,7 azot, %1,6 argon ve eser miktarda da CO, oksijen ve su buharından oluşuyor . İnce toz parçacıkları, sıcaklık farklarından oluşan rüzgarlarla orada bir çok yerde olabilir. Mars’ta ancak kapalı yerlerde kalınabileceği  ya da özel basınçlı giysilerle dışarıda dolaşılabileceği açık (Bkz. Şekil 3). Oraya epey su ve basınçlı hava da götürmek gerek. Sıcaklık +20 ile -80 hatta -150 derece arasında değişebiliyor. Ay’da +130 ile – 160 Co , Venüs’te ise 400 Co  olduğundan,  Mars oldukça yaşanabilir bir yer olarak görüldüğünden Mars’a gitmek için ilgi epey büyük. Son yıllarda Mars’a insan götürüp orada koloni kurmak girişimlerinin epey çoğaldığı medyada yer alıyor /3/. 200.000 kişiyi barındırabiliriz diyenler var. Öte yandan Mars’a  gitmek için başvuran her kişinin, uzay yolculuğuna katlanabilecek astronot sağlığında  ve  becerisinde  olması beklenemeyeceğinden bir çok kişinin eleneceği beklenir.

Şekil 3: Science Fiction resimlerinden biri: Kozmik ışınlardan, toz fırtınalarından ve aşırı sıcaklık değişimlerinden korunmak için çoğu Mars yüzeyinin altında olacak şekilde korunmalı barikat tasarımlarına bir örnek

Dünyanın %1’i kadar bile olmayan Mars’ın ince atmosferi, buna rağmen, kozmik ışınlarının etkisini bir miktar azaltabiliyor ve radyasyon dozu bu nedenle Mars yolculuğunda alınan dozun yarısından daha az. Uzun dönüş yolculuğunda  kozmik ışın dozu, gidiş dozuyla birlikte kanser riskini artıracağından gidenlerin orada ölene kadar kalmasının gerektiğini ileri sürüp dönüş bileti verilmeyeceği medyda yer alıyor. Mars’ta kapalı yerlerde sebze meyve yetiştirilebileceği de belirtiliyor.

Mars’ta hastalanan, ivedi ilaç ya da tedavi ve ameliyat bekleyen insanlara ise ancak 6 ay sonra dünyadan yardım gelebileceğinden (o da uzay aracı hemen yola çıkarsa!),  insanlar, bu yardım gelmeden önce, daha da hastalanıp ölebilirler. Mars’a gidecek insanları, orada hiç de kolay uyum sağlayamayacakları nasıl bir yaşamın beklediği, ne çeşit basınçlı giysi ve barınaklarda uzun süre hava yokluğundan, soğuktan, radyasyondan ve diğer etkenlerden korunmalı olarak nasıl kalabilecekleri sorgulanabilir. Böyle bir yaşamın ise, dünyada alışageldiğimiz yaşamla bir ilgisinin olamayacağı açık. Ayrıca  yolcuların, gerek Mars yolundaki küçük kapsülde gerekse Mars’taki barınaklarda geçirecekleri uzun sürede psikolojik sorunlar yaşamaları, birbirlerine sataşmaları hatta saldırmaları da beklenebilir. Daha büyük  şiddet olaylarının yanı sıra beyin hasarı, kanser ve diğer  hastalık riskleri de göz önüne alındığında,  Mars’ta yaşamın hiç de özenilecek bir yaşam olmayacağı ve ‘science fiction’  olarak kalacağı daha büyük bir olasılıktır. Belki, ISS uzay istasyonunda olduğu gibi, bilimsel araştırmalar yapacak sınırlı sayıda astronotun ileride Mars’ta kurulabilecek bir istasyonda süreli olarak kalabileceklerini, eğer bulunabilirse  bazı değerli madenleri ya da taşları orada işleyebileceklerini  ya da ilaç gibi bazı maddeleri üretip dünyaya getirebileceklerini düşünebiliriz. Ancak  bu işler için bile ilerideki araştırmalara göre  Mars ya uygun olmayabilir ya da bugünden bilinemeyen başka nedenlerle, değerli madenlerin  asteroid’lerde (göktaşlarında) elde edilmeleri ve ilaçların da ISS gibi uzay istasyonlarında üretilmesi  belki de  daha uygun olabilir /Bkz. 4/. Uzay’la ilgili genel bilgiler için Bkz. /5/.

Kaynaklar:

/1/ Messung der Strahlenbelastung auf dem Mars, Ralf-Mirko Richter, 11.Dez.2013, JPY Planetary Society ve  Measurements of Energetic Particle Radiation in Transit to Mars on the TheMars Science Laboratory C.Zeitlin el al.  / http://science.sciencemag.org/ January 2017

/2/  Radyasyon ve Sağlığımız? kitabı Nobel yayınları, 2014, Yüksel Atakan https://www.nobelkitap.com/kitap_113005_radyasyon-ve-sagligimiz.html 

/3/ https://de.wikipedia.org/wiki/Marskolonisation

/4/ Uzay Madenciliği, Herkese Bilim Teknik dergisi, 31.Sayı, 28 Ekim 2016, Sf.6, Mehmet E.Özel

/5/ „Uzay“ kitabı, Fuat İnce, Nobel Yayınları, 2015

3 YORUMLAR

  1. Çok güzel yere değinmişsin. Hatta sievert oranlarını burda buldum teşekkürler. Fakat, insanoğlu oradaki yaşam koşullarına ayak uydurmaya gitmiyor orayı değiştirmeye gidiyor. Yani Dünyalaştırma (Terraforming) adı verilen bir proje olarak tasarlandı. Koloni için yapılan buz evler projesi ne kadar radyasyondan tehlikesini geçiştirsede, yaşam koşullarının zor olduğu aşikar. Eğer Mars’taki ısıyı bir şekilde yükseltip kuru buz (karbondioksit) ları sublimleştirebilirsek atmosfer kalınlaşır ve Mars’ta bir tepe rakım oluşturabiliriz. Bu da demek oluyor ki Armstrong sınırını geçerek hayatsal faaliyetleri ve sıvının kararlı hale gelmesi için yeterli bir oran. Yaklaşık 4.90psi (zamanla artacak) atmosfer basıncı ile radyasyon ve basınç sıkıntıları büyük oranda aşılacaktır. Ben inanıyorum ama ne zaman bilemem. İnsanoğlu Mars’ta yaşayacak.

CEVAP VER