Protejează: ideile noi ar putea face viabilă protecția activă

Pe 19 octombrie 1989, la ora 12:29 UT, o erupție solară monstruoasă din clasa X13 a declanșat o furtună geomagnetică atât de puternică încât aurorele au luminat cerul din Japonia, America, Australia și chiar Germania în ziua următoare. Dacă ai fi zburat în jurul Lunii în acel moment, ai fi absorbit mai mult de 6 Sieverti de radiație – o doză care te-ar ucide cel mai probabil într-o lună și ceva.

Acesta este motivul pentru care nava spațială Orion, care ar trebui să ia oameni într-o misiune de zbor pe Lună anul acesta, are un adăpost de furtună puternic protejat pentru echipaj. Dar astfel de adăposturi nu sunt suficiente pentru un zbor spre Marte – scutul lui Orion este proiectat pentru o misiune de 30 de zile.

Pentru a obține o protecție comparabilă cu ceea ce ne bucurăm pe Pământ ar fi nevoie de sute de tone de material și pur și simplu nu este posibil pe orbită. Alternativa principală – utilizarea scuturilor active care deviază particulele încărcate la fel cum o face câmpul magnetic al Pământului – a fost propusă pentru prima dată în anii 1960. Astăzi, suntem în sfârșit aproape de a-l face să funcționeze.

Radiația din spațiul adânc

Radiația spațială vine în două arome diferite. Evenimentele solare, cum ar fi erupțiile sau ejecțiile de masă coronară, pot provoca fluxuri foarte mari de particule încărcate (mai ales protoni). Sunt urâte atunci când nu aveți adăpost, dar sunt relativ ușor de protejat, deoarece protonii solari au în mare parte energie scăzută. Majoritatea fluxului de evenimente de particule solare este între 30 Mega-electronVolts și 100 MeV și ar putea fi oprit de adăposturi asemănătoare Orion.

Apoi sunt razele cosmice galactice: particule care vin din afara Sistemului Solar, puse în mișcare de supernove îndepărtate sau de stele neutronice. Acestea sunt relativ rare, dar vin la tine tot timpul din toate direcțiile. Au și energii mari, începând de la 200 MeV și mergând până la mai multe GeV, ceea ce le face extrem de pătrunzătoare. Masele groase nu oferă multă protecție împotriva lor. Atunci când particulele de raze cosmice de înaltă energie lovesc scuturi subțiri, ele produc multe particule de energie mai scăzută – ai fi mai bine fără niciun scut.

Particulele cu energii cuprinse între 70 MeV și 500 MeV sunt responsabile pentru 95% din doza de radiație pe care o primesc astronauții în spațiu. Pe zborurile scurte, furtunile solare sunt principala preocupare, deoarece pot fi destul de violente și pot provoca multe daune foarte repede. Cu cât zbori mai mult, totuși, GCR-urile devin mai mult o problemă, deoarece doza lor se acumulează în timp și pot trece prin aproape tot ceea ce încercăm să le punem în cale.

Ceea ce ne ține în siguranță acasă

Motivul pentru care aproape niciuna dintre aceste radiații nu poate ajunge la noi este că Pământul are un sistem natural de ecranare în mai multe etape. Începe cu câmpul său magnetic, care deviază majoritatea particulelor primite către poli. O particulă încărcată într-un câmp magnetic urmează o curbă – cu cât câmpul este mai puternic, cu atât curba este mai strânsă. Câmpul magnetic al Pământului este foarte slab și abia îndoaie particulele care intră, dar este uriaș, extinzându-se mii de kilometri în spațiu.

Orice trece prin câmpul magnetic intră în atmosferă, ceea ce, atunci când vine vorba de ecranare, este echivalentul unui perete de aluminiu care are o grosime de 3 metri. În cele din urmă, există planeta însăși, care reduce, în esență, radiația la jumătate, deoarece aveți întotdeauna 6,5 ​​miliarde de miliarde de tone de rocă care vă protejează de fund.

Pentru a pune acest lucru în perspectivă, modulul echipajului Apollo avea în medie 5 grame de masă pe centimetru pătrat între echipaj și radiații. Un modul ISS tipic are de două ori mai mult, aproximativ 10 g/cm2. Adăpostul Orion are 35–45 g/cm2, în funcție de locul în care te așezi exact, și cântărește 36 de tone. Pe Pământ, numai atmosfera vă oferă 810 g/cm2 – de aproximativ 20 de ori mai mult decât cele mai bune nave spațiale ale noastre.

Cele două opțiuni sunt de a adăuga mai multă masă – ceea ce se scumpește rapid – sau de a scurta durata misiunii, ceea ce nu este întotdeauna posibil. Deci, rezolvarea radiației cu masă pasivă nu o va reduce pentru misiuni mai lungi, chiar și folosind cele mai bune materiale de ecranare precum polietilena sau apa. Acesta este motivul pentru care realizarea unei versiuni miniaturizate, portabile a câmpului magnetic al Pământului a fost pe masă încă din primele zile de explorare a spațiului. Din păcate, am descoperit că este mult mai ușor de spus decât de făcut.