Misi Artemis I NASA membawa kembali sejumlah informasi yang sangat praktis — dan menjanjikan — tentang perlindungan astronaut dari radiasi.
Insinyur NASA Stuart George dan rekan-rekannya baru-baru ini menyelidiki data dari puluhan sensor pada kapsul Orion untuk mempelajari lebih lanjut tentang apa yang disampaikan penerbangan Artemis I kepada kita tentang Orion, astronot, dan radiasi ruang angkasa, dan secara keseluruhan berita tersebut baik untuk penjelajah Bulan di masa mendatang. George dan rekan-rekannya menerbitkan karya mereka di jurnal Alam.
Ilustrasi NASA ini menunjukkan kapsul Orion, dengan Bulan di latar belakang. Di dalamnya terdapat ruang yang relatif terlindungi dari radiasi.
NASA
Petualangan Helga dan Zohar
Misi Artemis I NASA membawa kru manekin (atau satu manekin utuh dan dua batang tubuh, secara teknis disebut “hantu,” karena memang begitulah banyak (kurang mengerikan) dalam putarannya mengelilingi Bulan pada tahun 2022. Sepasang badan plastik dan resin, yang dijuluki Helga dan Zohar, masing-masing dilengkapi dengan lebih dari 5600 instrumen, termasuk 34 sensor radiasi di berbagai bagian tubuh mereka. Sensor-sensor tersebut mengukur dosis radiasi yang diterima Helga dan Zohar di berbagai titik selama penerbangan — dengan sangat rinci. (Fakta menarik: paru-paru kanan astronot menyerap sekitar 20% lebih sedikit radiasi daripada paru-paru kiri mereka selama penerbangan ke Bulan.)
Ketika Artemis II diluncurkan akhir tahun depan, kapsul Orion-nya akan menjadi wahana antariksa berawak pertama dalam 53 tahun yang menjelajah di luar perlindungan medan magnet Bumi, yang menghalangi sebagian besar sinar kosmik dari luar angkasa dan partikel bermuatan listrik dari Matahari yang seharusnya membombardir permukaan planet kita. Wahana antariksa di orbit Bumi rendah, seperti Stasiun Luar Angkasa Internasional, juga sebagian terlindungi oleh medan magnet. Namun, di luar magnetosfer Bumi, wahana antariksa tidak memiliki perlindungan dari sinar kosmik dan angin matahari, atau badai matahari besar yang terjadi sesekali.
Para kru yang terbang ke Bulan dalam misi Artemis mendatang akan mengandalkan perisai radiasi kapsul Orion, yang dibuat dengan kombinasi bahan komposit berteknologi tinggi dan aluminium. Ketika cuaca luar angkasa benar-benar buruk, para astronot bahkan akan memiliki tempat perlindungan badai — kompartemen di tengah kapal, yang biasanya berfungsi sebagai ruang penyimpanan tetapi dapat dikosongkan dengan cepat sehingga para kru dapat berlindung. Ini adalah hal yang setara dengan bersembunyi di lemari penyimpanan saat sirene tornado berbunyi.
Kabar baiknya, berdasarkan data dari Helga, Zohar, dan instrumen yang tersebar di sekitar Orion, adalah bahwa lemari penyimpanan tersebut sebenarnya merupakan tempat perlindungan yang cukup baik bagi para astronot. Dan beberapa manuver yang direncanakan dengan baik juga dapat membantu mengurangi jumlah paparan radiasi yang mungkin dihadapi kru Artemis pada saat-saat penting, seperti terbang melalui sabuk Van Allen atau melewati badai matahari. Orion kemungkinan besar dapat menjaga kru tetap aman pada penerbangan yang lebih lama, seperti ekspedisi ke Mars di masa mendatang.
Instrumen pada dinding di dalam tempat perlindungan badai dan satu di luar kabin kru utama mengukur dosis radiasi saat Orion melewati sabuk radiasi Van Allen yang lebih rendah (yang sama dengan yang baru saja dikunjungi misi pribadi Polaris Dawn). Ternyata sensor di tempat perlindungan badai merekam sekitar setengah dari radiasi yang ada di kabin kru utama. Karena itulah yang seharusnya dicapai tempat perlindungan badai, itu merupakan kabar baik bagi NASA dan kru Artemis di masa mendatang.
Tidak ada badai matahari yang terjadi selama penerbangan Artemis I, jadi sensor hanya merekam seberapa baik tempat perlindungan itu bekerja saat pesawat antariksa terbang melalui sabuk Van Allen. Namun George dan rekan-rekannya menggabungkan data itu dengan model komputer badai matahari tahun 1989 untuk mensimulasikan apa yang mungkin terjadi – dan ternyata tempat perlindungan itu seharusnya lebih efektif terhadap radiasi badai matahari daripada radiasi berenergi lebih tinggi dari Sabuk Van Allen.
Manuver Penghindaran
Selain bersembunyi di lemari penyimpanan, astronot mungkin memiliki pilihan untuk memberikan sedikit perlindungan ekstra kepada diri mereka sendiri dari radiasi yang masuk: mengarahkan pesawat luar angkasa seperti baling-baling cuaca.
Sebagai bagian dari manuver yang mengarahkan Artemis dari orbit Bumi ke Bulan, Artemis I berputar, mengarahkan moncongnya ke aliran partikel bermuatan yang terperangkap di sabuk Van Allen. Dan selama beberapa menit itu, jumlah radiasi yang mengenai sensor di kabin kapal turun hingga 50%. (Pikirkan apa yang terjadi saat Anda berkendara di tengah hujan dan berkendara sebentar melalui jalan bawah tanah dan Anda bisa mendapatkan gambarannya.) Rotasi tersebut menempatkan bagian paling besar dari kapsul Orion — roket tahap kedua di bagian belakang, dan ruang kedap udara di bagian depan — di antara kabin dan aliran radiasi melalui sabuk Van Allen.
Dan itu membuat perbedaan yang luar biasa.
Itu bisa menjadi trik yang berguna untuk misi mendatang, kapan pun astronot menghadapi aliran radiasi atau partikel bermuatan yang sebagian besar berasal dari satu arah di luar angkasa – seperti melewati sabuk radiasi atau melewati badai matahari. Karena salah satu opsi pembatalan misi melibatkan perulangan melalui sabuk radiasi Bumi beberapa kali, mengarahkan pesawat seperti penunjuk arah angin bisa menjadi bagian yang berguna dari rencana darurat.
Apa berikutnya?
Sementara NASA membatasi astronotnya pada dosis radiasi seumur hidup sebesar 600 milliSieverts, manekin Artemis hanya menangkap 26,7 (Zohar, yang mengenakan rompi pelindung radiasi) dan 35,4 (Zohar, tanpa rompi) milliSieverts dalam misi Bulan mereka. Dan itu bahkan tanpa kedua manekin itu duduk di tempat perlindungan badai. Karena misi masa depan berlangsung hampir sama, George dan rekan-rekannya mengatakan, astronot masa depan seharusnya dapat melakukan beberapa perjalanan pulang pergi dengan aman sebelum mengkhawatirkan berapa banyak radiasi yang telah mereka kumpulkan selama perjalanan.
Sedikit perhitungan juga menunjukkan bahwa Orion bahkan mungkin dapat membawa astronot masa depan ke Mars tanpa melampaui batas keamanan NASA, yang dirancang untuk meminimalkan risiko kanker jangka panjang akibat paparan radiasi. George dan rekan-rekannya menghitung berapa banyak radiasi yang dapat diserap astronot dalam penerbangan ke Mars di Orion, berdasarkan data Artemis I. Hasil mereka menunjukkan paparan radiasi sekitar 30% lebih sedikit daripada penelitian sebelumnya, yang tidak memiliki data Artemis I untuk digunakan.
“Namun,” tulis George dan rekan-rekannya dalam makalah terbaru mereka, “rincian misi masa depan akan sangat bergantung pada perisai, lintasan, modulasi sinar kosmik galaksi dengan siklus matahari, dan tingkat keparahan peristiwa partikel matahari.”