นับตั้งแต่ปี ค.ศ.1961 ที่มนุษย์ได้มีการเดินทางออกไปยังอวกาศ โดย Yuri Gagarin ได้โคจรรอบโลก นับเป็นเวลากว่า 60 ปี ที่มนุษย์มีโอกาสได้เดินทางไปอาศัยในอวกาศในชั้นวงโคจรรอบโลกระดับต่ำ (Low Earth Orbit : LEO) โดยเฉพาะในปัจจุบันที่จะพบได้ว่ามนุษย์สามารถใช้เวลาอยู่ในอวกาศมากกว่า 6 เดือน ในสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station : ISS) ซึ่งโคจรอยู่ในระดับ LEO นี้ และไม่เพียงแต่การอาศัยอยู่ด้านในเท่านั้น นักอวกาศยังต้องออกมาปฏิบัติภารกิจนอกสถานีอวกาศในบางครั้ง หรือที่เรียกว่า Spacewalk นอกจากนี้ มนุษย์ยังมีการใช้ประโยชน์จากวงโคจรในชั้นนี้ โดยการนำส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรเพื่อปฏิบัติภารกิจต่างๆ เป็นจำนวนรวมมากกว่า 2,000 ดวงอีกด้วย ดังนั้นเพื่อให้การอาศัยและการปฏิบัติภารกิจของนักอวกาศเป็นไปได้ด้วยความปลอดภัยสูงสุด ตลอดจนเพื่อเป็นข้อมูลในการออกแบบดาวเทียมเพื่อให้สามารถปฏิบัติภารกิจได้อย่างมีประสิทธิภาพ การศึกษาสภาพแวดล้อมในบริเวณวงโคจรระดับ LEO โดยเฉพาะในเรื่องการแผ่รังสี (Radiation) ที่เกิดขึ้นจึงนับเป็นเรื่องสำคัญอีกเรื่องหนึ่งของนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยด้านอวกาศ
รังสีที่พบได้ในชั้นความสูงนี้ สามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภทหลัก คือ Galactic Cosmic Rays (GCRs), Solar Particle Events (SPEs) และ Electron and Protons Trapped in the Van Allen Belts (TPs) ซึ่งจะรวมกันกลายเป็นสภาพแวดล้อมที่มีการแผ่รังสีซึ่งมีความซับซ้อน โดยขึ้นกับตัวแปรต่าง ๆ จะแปรผันตามการเปลี่ยนแปลงของวงรอบของดวงอาทิตย์และความสูง โดยสามารถสรุปลักษณะเฉพาะของสภาพแวดล้อมในชั้น LEO ที่เกิดจากการแผ่รังสีในอวกาศได้ ดังนี้
– เป็นการรวมกันของรังสีแบบ Linear Energy Transfer (LET) ในปริมาณสูง ทำให้เกิด Quality Factor ที่สูง (ค่า QF ประมาณ 30) ซึ่งรังสีแบบ High LET นี้จะสร้างความเสียหายกับสิ่งต่างๆ ได้มากกว่า Low LET เป็นอย่างมาก โดยเฉพาะกับสิ่งมีชีวิต
– Dose Rates มีค่าสูงมากเมื่อเปรีบเทียบกับสภาพบนผิวโลก (ประมาณ 200 -300 เท่าของผิวโลก) โดยสามารถใช้ค่า Relative Biological Effectiveness (RBE) เป็นตัวช่วยในการชี้วัด
– ทิศทางการกระจายตัวของรังสีในอวกาศเป็นแบบ Isotropic
– ผลกระทบที่เกิดจากการแผ่รังสีจะเกิดขึ้นภายใต้ µG
ทั้งนี้ จะเห็นได้ว่าการแผ่รังสีในอวกาศชั้นวงโคจรรอบโลกระดับต่ำทำให้สภาวะแวดล้อมได้รับผลกระทบ การที่มนุษย์อวกาศหรืออุปกรณ์ต่างๆ จะอยู่ในสภาพแวดล้อมนั้นจึงต้องมีการวางแผนป้องกันเป็นอย่างดี เช่น ชุดอวกาศที่สามารถป้องกันรังสีต่างๆ ได้ หรือการใช้อุปกรณ์ป้องกัน (Shield) ให้กับดาวเทียมและสถานีอวกาศ แต่ก็เป็นการยากเนื่องจากปริมาณของการแผ่รังสีที่มาก ทำให้มีความต้องการความหนาของชั้นป้องกันที่สูง จึงสามารถส่งผลกระทบทั้งในส่วนของการออกแบบ การผลิต และการส่งเข้าสู่วงโคจรในอวกาศได้ สำหรับรายละเอียดอื่นๆ ขออนุญาตติดตามใน Part 2 ต่อไป
ที่มา
Satoshi Furukawa, Aiko Nagamatsu, Mitsuru Nenoi, Akira Fujimori, Shizuko Kakinuma , Takanori Katsube , Bing Wang , Chizuru Tsuruoka , Toshiyuki Shirai, Asako J. Nakamura , Asako Sakaue-Sawano, Atsushi Miyawaki4 et al., Space Radiation Biology for “Living in Space”, Retrieve from https://www.hindawi.com/journals/bmri/2020/4703286/. 8 April 2020.
What is low earth orbit. Retrieve from https://www.universetoday.com/85322/what-is-low-earth-orbit/. 2017.
แปลและเรียบเรียง : น.ท.รณชัย วุฒิวิทยารักษ์
