La misión Artemisa I de la NASA trajo consigo información muy práctica y prometedora sobre cómo proteger a los astronautas de la radiación.
El ingeniero de la NASA Stuart George y sus colegas analizaron recientemente los datos de docenas de sensores de la cápsula Orión para aprender más sobre lo que el vuelo Artemis I nos dijo sobre Orión, los astronautas y la radiación espacial, y en general las noticias son buenas para los futuros exploradores de la Luna. George y sus colegas publicaron su trabajo en la revista Naturaleza.
Esta ilustración de la NASA muestra la cápsula Orión, con la Luna al fondo. En el interior hay un espacio relativamente bien protegido de la radiación.
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Las aventuras de Helga y Zohar
La misión Artemis I de la NASA transportaba una tripulación de maniquíes (bueno, un maniquí completo y dos torsos, técnicamente llamados “fantasmas”, porque eso es mucho menos morboso) En su Vuelta alrededor de la Luna en 2022Los dos torsos de plástico y resina, apodados Helga y Zohar, fueron equipados con más de 5600 instrumentos, incluidos 34 sensores de radiación en diferentes partes de sus cuerpos. Esos sensores midieron la dosis de radiación que Helga y Zohar recibieron en diferentes puntos durante el vuelo, con una cantidad de detalle notable. (Un dato curioso: los pulmones derechos de los astronautas absorben aproximadamente un 20% menos de radiación que los pulmones izquierdos durante un vuelo a la Luna).
Cuando Artemis II se lance a finales del próximo año, su cápsula Orión se convertirá en la primera nave espacial tripulada en 53 años en aventurarse más allá de la protección de Campo magnético de la Tierraque bloquea la mayoría de los rayos cósmicos del espacio profundo y las partículas cargadas eléctricamente del Sol que de otro modo bombardearían la superficie de nuestro planeta. Las naves espaciales en órbita terrestre baja, como la Estación Espacial Internacional, también están parcialmente protegidas por el campo magnético. Pero más allá de la magnetosfera de la Tierra, las naves espaciales no tienen protección contra los rayos cósmicos y el viento solar, o el ocasional Tormenta solar total.
Las tripulaciones que vuelen a la Luna en las próximas misiones Artemis dependerán del blindaje contra la radiación de la cápsula Orion, que está hecho con una combinación de materiales compuestos de alta tecnología y aluminio. Cuando el clima espacial se vuelva realmente duro, los astronautas incluso tendrán un refugio contra tormentas: un compartimento en el medio de la nave, que normalmente sirve como espacio de almacenamiento, pero que puede vaciarse rápidamente para que las tripulaciones puedan refugiarse. Es el equivalente espacial a esconderse en un armario de almacenamiento cuando suenan las sirenas de alerta de tornado.
La buena noticia, basada en datos de Helga, Zohar y los instrumentos esparcidos por Orión, es que el armario de almacenamiento en realidad es un buen refugio contra tormentas para los astronautas. Y unas cuantas maniobras bien planificadas también pueden ayudar a reducir la cantidad de exposición a la radiación a la que podrían enfrentarse las tripulaciones de Artemis en momentos cruciales, como volar a través de los cinturones de Van Allen o capear una tormenta solar. Es probable que Orión pueda mantener a salvo a las tripulaciones en vuelos aún más largos, como una futura expedición a Marte.
Los instrumentos en una pared dentro del refugio contra tormentas y uno afuera en la cabina de la tripulación principal midieron las dosis de radiación cuando Orión pasó por el cinturón de radiación inferior de Van Allen (el mismo La misión privada Polaris Dawn acaba de visitarla). Resulta que el sensor del refugio antitormentas registró aproximadamente la mitad de radiación que el de la cabina principal de la tripulación. Dado que eso es exactamente lo que se suponía que debía lograr el refugio antitormentas, es una buena noticia para la NASA y las futuras tripulaciones de Artemis.
Durante el vuelo de Artemis I no se produjo ninguna tormenta solar, por lo que los sensores solo registraron el funcionamiento del refugio mientras la nave espacial volaba por los cinturones de Van Allen. Pero George y sus colegas combinaron esos datos con un modelo informático de una tormenta solar de 1989 para simular lo que podría ocurrir, y resultó que el refugio debería ser incluso más eficaz contra la radiación de una tormenta solar que la radiación de mayor energía de los cinturones de Van Allen.
Maniobras evasivas
Además de esconderse en el armario de almacenamiento, los astronautas pueden tener una opción para darse un poco de protección adicional contra la radiación entrante: apuntar la nave como una veleta.
Como parte de la maniobra que puso en marcha Artemisa en un curso desde la órbita de la Tierra hasta la LunaLa Artemis I giró y apuntó su morro hacia el flujo de partículas cargadas atrapadas en el cinturón de Van Allen. Y durante esos pocos minutos, la cantidad de radiación que llegaba a los sensores de la cabina de la nave se redujo en un 50%. (Piense en lo que sucede cuando conduce bajo la lluvia y atraviesa brevemente un paso subterráneo y podrá hacerse una idea). La rotación colocó las partes más voluminosas de la cápsula Orión (el cohete de segunda etapa en la parte trasera y la esclusa de aire en la parte delantera) entre la cabina y el flujo de radiación a través de los cinturones de Van Allen.
Y eso hizo una enorme diferencia.
Este podría ser un truco útil para futuras misiones, siempre que los astronautas se enfrenten a un flujo de radiación o partículas cargadas que provengan principalmente de una dirección en el espacio, como al atravesar los cinturones de radiación o al capear una tormenta solar. Dado que una de las opciones para abortar la misión implica atravesar los cinturones de radiación de la Tierra varias veces, apuntar la nave como una veleta podría ser una parte útil del plan de contingencia.
¿Que sigue?
Mientras que la NASA limita a sus astronautas a una dosis de radiación de por vida de 600 miliSieverts, los maniquíes de Artemisa captaron sólo 26,7 (Zohar, que llevaba un chaleco de protección radiológica) y 35,4 (Zohar, sin chaleco) miliSieverts en su misión a la Luna. Y eso es incluso sin que ninguno de los maniquíes tuviera un asiento en el refugio antitormentas. Dado que las misiones futuras tienen una duración similar, dicen George y sus colegas, los futuros astronautas deberían poder hacer varios viajes de ida y vuelta con seguridad antes de preocuparse por la cantidad de radiación que han acumulado en el camino.
Un poco de matemática también muestra que Orión podría incluso ser capaz de llevar futuros astronautas a Marte sin exceder los límites de seguridad de la NASA, que están diseñados para minimizar el riesgo de cáncer a largo plazo por exposición a la radiación. George y sus colegas calcularon cuánta radiación podrían esperar absorber los astronautas en un vuelo a Marte en Orión, basándose en los datos de Artemis I. Su resultado sugiere alrededor de un 30% menos de exposición a la radiación que estudios anteriores, que no tenían los datos de Artemis I para trabajar.
“Sin embargo”, escriben George y sus colegas en su reciente artículo, “los detalles de las futuras misiones dependerán en gran medida del blindaje, la trayectoria, la modulación de los rayos cósmicos galácticos con el ciclo solar y la gravedad de los eventos de partículas solares”.
