Le radiazioni spaziali ci stanno fermando tranquillamente dall'invio di esseri umani a Marte

Pericoli innegabili minacciano gli astronauti umani che viaggiano nello spazio profondo. Alcuni di questi, come gli asteroidi, sono ovvi ed evitabili con qualche buon LIDAR. Gli altri non lo sono. Nella parte superiore dell'elenco non così importante c'è la radiazione spaziale, qualcosa che la NASA è ora preparata a proteggere gli esploratori mentre li traghettano su Marte. L'ambiente di radiazione al di là della magnetosfera non è favorevole alla vita, il che significa che inviare gli astronauti là fuori senza protezione equivale a mandarli al loro destino.

Mentre abbiamo inviato astronauti nello spazio per oltre mezzo secolo, la stragrande maggioranza di queste missioni si è limitata a viaggiare nell'orbita bassa della Terra - tra 99 e 1.200 miglia di altitudine. Il campo magnetico terrestre, che si estende per migliaia di chilometri nello spazio, protegge il pianeta dall'essere colpito direttamente da particelle solari ad alta energia che viaggiano per oltre un milione di miglia all'ora.

Esistono tre grandi fonti di radiazione spaziale e tutte pongono una certa quantità di rischio che non può essere sempre anticipato o protetto. Il primo è la radiazione intrappolata. Alcune particelle non vengono deviate dal campo magnetico terrestre. Invece, sono intrappolati in uno dei due grandi anelli magnetici che circondano la Terra e si accumulano insieme come parte delle fasce di radiazioni di Van Allen. La NASA ha dovuto lottare con le cinture di Van Allen solo durante le missioni Apollo.

La seconda fonte è la radiazione cosmica galattica, o GCR, che ha origine dall'esterno del sistema solare. Questi atomi ionizzati viaggiano sostanzialmente alla velocità della luce, sebbene il campo magnetico terrestre sia anche in grado di proteggere il pianeta e gli oggetti in bassa orbita terrestre da GCR.

L'ultima fonte proviene da eventi di particelle solari, che sono enormi particelle energetiche iniettate dal sole. C'è una distinzione tra i venti solari normalmente emessi dal sole, che impiegano circa un giorno per raggiungere la Terra, e questi eventi di intensità più elevata che ci colpiscono in 10 minuti. Oltre a produrre una quantità potenzialmente letale di radiazioni per gli astronauti, la SPE può a volte essere selvaggiamente imprevedibile, rendendo difficile per gli scienziati e gli ingegneri della NASA sviluppare misure protettive contro di loro.

La NASA esamina le radiazioni spaziali nel modo in cui i datori di lavoro determinano i rischi accettabili per i loro dipendenti - non sottoporranno gli astronauti a un rischio professionale di sviluppare il cancro oltre una determinata soglia. Per sviluppare questa valutazione, la NASA prende in considerazione una serie di fattori diversi, da dove arriverà un equipaggio, quanto lontano dal sole essi saranno, come sarà il ciclo solare in quel periodo a che tipo di nave e come schermatura essi " con cui lavoro. Un team di biologi studia quali potrebbero essere gli effetti fisiologici su un determinato viaggio e utilizza modelli informatici per sputare valutazioni del rischio professionale.

Per la NASA, il rischio accettabile significa un rischio di cancro in eccesso del 3%.

Ma attenuare il rischio di cancro non è l'unico problema. Il problema più comune è la nausea - non tanto male se sei in un veicolo spaziale con i sacchi a pelo nelle vicinanze, ma piuttosto pericoloso se sei fuori in una passeggiata spaziale e tutto quello che hai è una tuta spaziale per catturare il tuo vomito. Anche il proprio sistema immunitario potrebbe subire un colpo per alcuni giorni o settimane, e prendere un'infezione nel morire di tutto non è bueno.

In questo momento, la più grande cosa che abbiamo per proteggere gli astronauti dalle radiazioni spaziali - in particolare GCR - è la schermatura dei materiali. Funziona abbastanza bene, ma non sappiamo quanto sia spessa la schermatura su una nave legata a Marte. Troppo spesso, ed è proibitivo portare la nave nello spazio, figuriamoci nella stratosfera. Troppo magro e l'equipaggio soffre. In effetti, gli schermi sottili potrebbero effettivamente comportare un aumento della radiazione secondaria. Ecco perché l'alluminio è stato il materiale di scelta: è abbastanza robusto da spezzare le particelle dei raggi cosmici, ma abbastanza leggero da far viaggiare in modo efficiente i veicoli spaziali.

Ma la NASA ha inviato astronauti sulla luna e ritorno - attraverso le cinture di Van Allen, nientemeno - e nessuno è morto. Non significa che abbiamo già capito l'intera faccenda dei raggi cosmici?

Non proprio. Gli effetti delle radiazioni spaziali dipendono dall'esposizione: più tempo sei nello spazio, più sei a rischio. Le missioni Apollo impiegarono circa tre giorni per raggiungere la luna. L'equipaggio per Apollo 11 è tornato a casa otto giorni dopo il decollo. I tempi per le missioni su Marte sono su una scala di anni. "Ci sono due diverse classi di missioni su Marte", afferma Gregory Nelson, ricercatore presso la Loma Linda University specializzata negli effetti fisiologici della radiazione spaziale. "Uno di questi arriverà più velocemente in modo da poter rimanere più a lungo sulla superficie di Marte. Penso che siano 500 giorni e torni presto. Nell'altra versione, sei sparito per circa 900 giorni. "Nelson dice che un equipaggio di Marte sarebbe probabilmente esposto a circa un grigio di radiazioni - oltre 277 volte la dose di esposizione all'esposizione alle radiazioni normale sulla Terra.

I rischi di sviluppare il cancro o di essere esposti a una quantità letale di radiazioni aumentano esponenzialmente in quel periodo di tempo. La semplice schermatura in alluminio non la taglierà. Ci sono alcune tecnologie emergenti che gli scienziati stanno studiando e test che potrebbero rivelarsi utili, comunque.

Uno è un concetto chiamato "schermatura attiva" in cui si crea un campo magnetico artificiale attraverso magneti superconduttori. Sfortunatamente, come dice Nelson, quelle tecnologie richiedevano troppa energia. "Dovresti far volare un altro pesante veicolo spaziale e un alimentatore per farlo funzionare", dice. Ci sono scienziati che cercano di generare campi più piccoli per proteggere individui o veicoli terrestri. Ma secondo Nelson, la schermatura attiva è "non dimostrata".

"Il problema", dice, "è che le particelle arrivano in tutte le direzioni contemporaneamente, quindi non è come mettere le mani fuori e bloccare la visione del sole sarà sufficiente".

Un'altra idea è di intervenire effettivamente a livello biologico stesso. Un'idea attualmente in fase di studio e test è l'uso di antiossidanti in grandi concentrazioni che potrebbero essere somministrati dopo un brutto evento solare. Nelson cita studi sull'imbrigliamento di composti di vitamina E, o di nutrienti trovati in mirtilli, fragole o vino rosso. Dorit Donoviel, vicedirettore dello National Space Biomedical Research Institute, sta lavorando su qualcosa di simile identificando potenziali composti che potrebbero essere in grado di prevenire la formazione di tumori locali a causa di specifici eventi di radiazioni, attraverso studi clinici su pazienti con cancro in stadio avanzato.

Sfortunatamente, la maggior parte di questi studi si basa su modelli di topo o umani che non rappresentano il fisico sano e in forma che definisce quasi tutti gli astronauti. Nel complesso, Nelson ritiene che questi metodi siano finora inefficienti, a causa delle elevate quantità di particelle cariche presenti nella radiazione cosmica. Ciò è aggravato dal fatto che gli interventi biologici possono creare orribili effetti collaterali - e vorresti impedire agli astronauti di iniettare qualcosa di orribile nei loro corpi su base settimanale.

Nelson e Donoviel hanno ribadito che, al momento, la NASA non è in grado di inviare persone su Marte e, ancora, fiduciosamente si attiene al rischio del tre per cento di sviluppare il cancro più tardi nella vita. Questo certamente non significa che la ricerca si fermerà - ma se l'agenzia intende mettere gli stivali sul pianeta rosso entro la fine degli anni '30, hanno molto più lavoro da fare per risolvere il problema della radiazione spaziale.