La radiación espacial nos impide a los humanos enviarnos a Marte

Los peligros innumerables amenazan a los astronautas humanos que viajan al espacio profundo. Algunos de estos, como los asteroides, son obvios y evitables con algún LIDAR decente. Otros no lo son. En la parte superior de la lista de no mucho está la radiación espacial, algo en lo que la NASA está ahora preparada para proteger a los exploradores mientras los transportan a Marte. El ambiente de radiación más allá de la magnetosfera no es propicio para la vida, lo que significa que enviar astronautas sin protección es equivalente a enviarlos a su destino.

Aunque hemos enviado astronautas al espacio durante más de medio siglo, la gran mayoría de estas misiones se han limitado a viajar a la órbita baja de la Tierra, entre 99 y 1.200 millas de altitud. El campo magnético de la Tierra, que se extiende miles de millas hacia el espacio, protege al planeta de ser golpeado de frente por partículas solares de alta energía que viajan más de un millón de millas por hora.

Hay tres grandes fuentes de radiación espacial, y todas ellas presentan un cierto riesgo de riesgo que no siempre se puede anticipar o proteger. El primero es la radiación atrapada. Algunas partículas no se desvían por el campo magnético de la Tierra. En su lugar, están atrapados en uno de los dos grandes anillos magnéticos que rodean la Tierra y se acumulan juntos como parte de los cinturones de radiación de Van Allen. La NASA solo ha tenido que lidiar con los cinturones de Van Allen durante las misiones Apollo.

La segunda fuente es la radiación cósmica galáctica, o GCR, que se origina desde fuera del sistema solar. Estos átomos ionizados viajan básicamente a la velocidad de la luz, aunque el campo magnético de la Tierra también puede proteger al planeta y los objetos en la órbita terrestre baja del GCR.

La última fuente es de eventos de partículas solares, que son enormes inyecciones de partículas energéticas producidas por el sol. Hay una distinción entre los vientos solares normalmente emitidos por el sol, que tardan aproximadamente un día en llegar a la Tierra, y estos eventos de mayor intensidad que nos golpean en 10 minutos. Además de producir una cantidad de radiación potencialmente letal para los astronautas, la SPE a veces puede ser muy impredecible, lo que dificulta que los científicos e ingenieros de la NASA desarrollen medidas de protección contra ellos.

La NASA examina la radiación espacial de la manera en que los empleadores determinan los riesgos aceptables para sus empleados: no someterán a los astronautas a un riesgo laboral de desarrollar cáncer más allá de un cierto umbral. Para desarrollar esta evaluación, la NASA analiza un montón de factores diferentes, desde dónde irá una tripulación, qué tan lejos estará del sol, qué aspecto tendrá el ciclo solar durante ese tiempo, a qué tipo de nave y qué protección tendrán. re trabajando con Un equipo de biólogos estudia cuáles podrían ser los efectos fisiológicos en cualquier viaje y utiliza modelos informáticos para escupir las evaluaciones de riesgos laborales.

Para la NASA, el riesgo aceptable significa un riesgo de cáncer en exceso de por vida del tres por ciento.

Pero mitigar el riesgo de cáncer no es el único problema. El problema más común es la náusea: no está tan mal si está en una nave espacial con bolsas de basura cerca, pero es bastante peligroso si está en una caminata espacial y todo lo que tiene es un traje espacial para atrapar su vómito. El sistema inmunológico de una persona también puede recibir un golpe durante unos días o semanas, y no es bueno contraer una infección en los muertos.

En este momento, lo más importante que tenemos para proteger a los astronautas de la radiación espacial, especialmente el GCR, es el blindaje del material. Esto funciona bastante bien, pero no sabemos qué tan grueso debe ser el blindaje en una nave con destino a Marte. Demasiado grueso, y tiene un costo prohibitivo llevar la nave al espacio, y mucho menos a la estratosfera. Demasiado delgada y la tripulación sufre. De hecho, los escudos delgados podrían resultar en una mayor cantidad de radiación secundaria. Es por eso que el aluminio ha sido el material de elección: es lo suficientemente robusto como para separar las partículas de los rayos cósmicos, pero lo suficientemente ligero como para que las naves viajen de manera eficiente.

Pero la NASA ha enviado astronautas a la luna y de vuelta, a través de los cinturones de Van Allen, nada menos, y nadie murió. ¿No significa eso que ya hemos resuelto todo el asunto de los rayos cósmicos?

No exactamente. Los efectos de la radiación espacial dependen de la exposición: cuanto más tiempo esté en el espacio, más riesgo tendrá. Las misiones de Apolo tardaron unos tres días en llegar a la luna. La tripulación para Apollo 11 Regresó a casa ocho días después del despegue. El período de tiempo para las misiones a Marte está en una escala de años. "Hay dos clases diferentes de misiones a Marte", dice Gregory Nelson, investigador de la Universidad de Loma Linda que se especializa en los efectos fisiológicos de la radiación espacial. “Uno de ellos llegará más rápido para que puedas permanecer más tiempo en la superficie de Marte. Creo que son 500 días y vuelves rápido. En la otra versión, te has ido por unos 900 días ”. Nelson dice que un equipo que se vaya a Marte probablemente esté expuesto a aproximadamente un gris de radiación, más de 277 veces la dosis de exposición a la radiación del año normal en la Tierra.

Los riesgos de desarrollar cáncer o de estar expuesto a una cantidad letal de radiación aumentan exponencialmente en ese período de tiempo. El simple blindaje de aluminio no lo cortará. Sin embargo, hay algunas tecnologías emergentes que los científicos están estudiando y probando que pueden resultar útiles.

Uno es un concepto llamado "blindaje activo" en el que creas un campo magnético artificial a través de imanes superconductores. Desafortunadamente, como dice Nelson, esas tecnologías requerían demasiado poder. "Tendrías que volar una nave espacial pesada y otra fuente de alimentación para que funcione", dice. Hay científicos que buscan generar campos más pequeños para proteger a individuos o vehículos terrestres. Pero según Nelson, el blindaje activo no está "probado".

"El problema", dice, "es que las partículas vienen en todas direcciones al mismo tiempo, por lo que no es como extender su mano y bloquear su vista del sol será suficiente".

Otra idea es intervenir realmente en el propio nivel biológico. Una idea que se está estudiando y probando actualmente es el uso de antioxidantes en grandes concentraciones que podrían administrarse después de un mal evento solar. Nelson cita estudios sobre la utilización de compuestos de vitamina E o nutrientes que se encuentran en los arándanos, las fresas o el vino tinto. Dorit Donoviel, científico jefe adjunto del Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial, está trabajando en algo similar al identificar posibles compuestos que pueden prevenir la formación de tumores locales debido a eventos de radiación específicos, a través de ensayos clínicos en pacientes con cáncer en etapa avanzada.

Desafortunadamente, la mayoría de estos estudios se basan en modelos de ratón o humanos que no representan el físico saludable y en forma que define a casi todos los astronautas. En general, Nelson piensa que estos métodos son hasta ahora ineficientes, debido a las altas cantidades de partículas cargadas que se encuentran en la radiación cósmica. Esto se ve agravado por el hecho de que las intervenciones biológicas pueden crear efectos secundarios horribles, y usted querrá evitar que los astronautas tengan que inyectar algo horrible en sus cuerpos semanalmente.

Tanto Nelson como Donoviel reiteran que, en la actualidad, la NASA no puede enviar a personas a Marte y aún así se aferra con confianza a un riesgo del tres por ciento de desarrollar cáncer en el futuro. Eso ciertamente no significa que la investigación se detenga, pero si la agencia pretende poner botas en el planeta rojo a fines de la década de 2030, tiene mucho más trabajo por hacer para resolver el rompecabezas de la radiación espacial.