En el vasto vacío del espacio, dos formas de radiación amenazan a los astronautas: los rayos cósmicos atraviesan la galaxia a velocidades cercanas a la luz, mientras que la actividad solar produce una forma de radiación más moderada. Ambos son un problema para los viajeros espaciales, ya que causan afecciones que van desde problemas de visión hasta cáncer.
Esta radiación no es un problema aquí en la Tierra gracias a la atmósfera protectora del planeta, que bloquea lo peor. Pero los ingenieros aún no tienen métodos efectivos para proteger a los astronautas de estos peligros, y eso agrega un nivel adicional de riesgo a los planes ya arriesgados de enviar humanos a Marte en un viaje de tres años para la década de 2030.
"Puede haber riesgos a nivel de misión que literalmente ponen en riesgo la misión, toda la misión, no solo los astronautas individuales, si uno o más miembros de la tripulación están incapacitados", dice el experto en radiación Ron Turner, asesor científico principal del Instituto de la NASA para Conceptos avanzados en Atlanta que estudia estrategias de gestión de riesgos para misiones espaciales humanas. "Es importante que obtengamos esos datos durante los próximos diez años para poder hacer una planificación prudente para una futura misión a Marte".
El sol arroja constantemente partículas energéticas a través del viento solar. Y los niveles de estas partículas suben y bajan durante el ciclo solar de 22 años del sol. Las tormentas solares también pueden arrojar gotas masivas de partículas cargadas al espacio, con el pico de 11 años produciendo la mayor actividad. La potente radiación no solo puede aumentar los riesgos de cáncer a largo plazo, sino que también causa problemas inmediatos como vómitos, fatiga y problemas de visión.
Al igual que la actividad solar, los rayos cósmicos tienen el potencial de causar cáncer. Estas partículas de alta energía y alta velocidad se originan fuera del sistema solar y pueden dañar severamente las células humanas. Sin embargo, a diferencia de la radiación del sol, los rayos cósmicos también podrían provocar efectos degenerativos a largo plazo mientras permanecen en el espacio, incluidas las enfermedades cardíacas, la efectividad reducida del sistema inmunológico y los síntomas neurológicos que se asemejan al Alzheimer.
Sin la atmósfera de la Tierra que los proteja, los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional ya tienen que lidiar con estos peligros de radiación. Pueden buscar refugio en una parte más blindada de la nave cuando el sol libera un estallido de radiación particularmente potente. Pero evitar el asalto constante y constante de la radiación cósmica presenta un desafío mayor. Y nadie en la ISS aún no ha experimentado todos los peligros de radiación que se verían en una misión de tres años a Marte y de regreso; El tiempo máximo que alguien ha pasado en la estación espacial es de 14 meses.
Un casco más grueso puede ayudar a bloquear los rayos cósmicos de baja energía, pero los rayos de alta potencia pueden pasar fácilmente, señala Turner. Además, duplicar el grosor nominal del casco de una nave espacial solo reduce la amenaza para los astronautas en aproximadamente un 10 por ciento, un número que depende de la naturaleza de los rayos y el blindaje. Ese blindaje adicional también agrega peso a una nave espacial, limitando lo que se puede dedicar a los suministros para la ciencia y la supervivencia.
Turner dice que la mejor manera de mitigar el peligro de los rayos cósmicos no vendrá del blindaje. En cambio, piensa que la solución vendrá reduciendo el tiempo que los astronautas pasan viajando hacia y desde otros mundos. Una vez que los humanos toquen Marte, la mayor parte del planeta proporcionará una protección significativa, reduciendo a la mitad la cantidad de radiación que lo atraviesa. Si bien la delgada atmósfera de Marte no proporcionará el mismo escudo que la gruesa capa de gases de la Tierra, también reducirá los rayos cósmicos que llegan a los exploradores en la superficie.
Para comprender cómo los rayos cósmicos afectarán a los exploradores humanos, los científicos primero deberán medir las propiedades del campo magnético del sol en un momento dado. "Cuanto mejor conozcamos el entorno de rayos cósmicos galácticos al que enviamos a nuestros astronautas, mejor podremos planificar misiones y comprender el efecto de una misión en los astronautas", dice Turner. Con esa información, los investigadores podrían pronosticar los efectos de la radiación cósmica un año o dos antes del lanzamiento de una misión, lo que permite una mejor planificación para el clima espacial específico. Eso sería como saber si una tormenta que se aproxima en la Tierra es un huracán o una tormenta eléctrica; la información puede ayudar al adaptar medidas de protección.
Los científicos ahora están adquiriendo una mejor comprensión de cómo se ven los rayos cósmicos fuera del escudo protector del sol mediante el uso de datos recopilados por la nave espacial Voyager 1, que abandonó el sistema solar en 2012. Esto debería ayudarlos a comprender mejor cómo la actividad solar cambiante afecta el rayos
Dentro de la heliosfera, el sistema solar está parcialmente protegido de los rayos cósmicos. (Walt Feimer / Laboratorio de Imagen Conceptual de GSFC de la NASA) Voyager 1 "es el único instrumento que la humanidad ha hecho que ha logrado ingresar al medio interestelar, la única parte en la que estamos fuera de la influencia del campo magnético solar", dice Ilias Cholis, investigador postdoctoral en la Universidad Johns Hopkins en Maryland.
Mientras que la Voyager 1 sondea la radiación cósmica fuera del alcance del sol, instrumentos como la carga útil basada en satélites rusos para la exploración de antimateria y la astrofísica de los núcleos de luz (PAMELA) y el espectrómetro alfa magnético (AMS) a bordo de la ISS la muestrean dentro del solar sistema. La comparación de las mediciones de cada una de estas fuentes está ayudando a Cholis y a otros investigadores a comprender cómo la actividad del sol ha alterado la radiación peligrosa en el pasado y cómo podría modificar la radiación en futuros ciclos solares. Juntas, estas naves espaciales e instrumentos están aumentando la cantidad de información sobre los rayos cósmicos, y esto solo mejorará con el paso del tiempo.
Cholis y sus colegas, por ejemplo, recientemente usaron datos nuevos de Voyager 1 para modificar fórmulas existentes que describen cómo el campo magnético del sol afecta los rayos cósmicos. Muchos rayos cósmicos provienen de supernovas: la explosión de una estrella masiva que envía partículas cargadas disparando hacia afuera. A diferencia de la luz de la explosión, el material energético no viaja en línea recta, sino que rebota en el gas y el polvo en el espacio en lo que Cholis describió como "un tipo de camino muy en zigzag". Eso puede dificultar determinar de dónde provienen los rayos cósmicos individuales, especialmente una vez que pasan al sistema solar.
Al salir de la influencia del sol, Cholis y sus colegas esperaban hacer un mejor trabajo para identificar la fuente y las propiedades de los rayos. Esto no solo les ayudará a aprender más sobre el origen de las partículas energéticas, sino que también puede mejorar la comprensión de sus efectos en los humanos, especialmente en aquellos que viajan al espacio.
La radiación es "un riesgo del que necesitamos aprender más durante la próxima década para que podamos hacer la mitigación adecuada, para que podamos hacer lo mejor que podamos para los astronautas que van a poner sus vidas en riesgo por una serie de amenazas diferentes ", Dice Turner. Pero la solución óptima podría ser la que, por ahora, parece difícil: ir más rápido y evitar la mayor cantidad de radiación posible. Él dice:" La mejor inversión es la propulsión avanzada, no el blindaje ".
