Ridicarea scuturilor: ideile noi pot face viabilă protecția activă

Pe 19 octombrie 1989, la ora 12:29 UTC, o erupție solară masivă din clasa X13 a creat o furtună geomagnetică atât de puternică încât aurora boreală a luminat a doua zi cerul din Japonia, America, Australia și chiar Germania. Dacă ai fi zburat în jurul Lunii în acel moment, ai fi absorbit mai mult de 6 sieverți de radiație, o doză care te-ar ucide probabil într-o lună sau cam asa ceva.

De aceea, nava spațială Orion, care ar trebui să ducă oameni într-o misiune de zbor în acest an, are un adăpost de furtună foarte protejat pentru echipaj. Dar astfel de adăposturi nu sunt suficiente pentru o călătorie pe Marte, deoarece scutul lui Orion este conceput pentru o misiune de 30 de zile.

Obținerea unei protecție similară cu cea pe care o avem pe Pământ ar necesita sute de tone de material, iar acest lucru pur și simplu nu este posibil pe orbită. Alternativa de bază – 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 spațiului 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 rele atunci când nu ai adăpost, dar sunt relativ ușor de protejat, deoarece protonii solari au în mare parte energie scăzută. Majoritatea fluxurilor de evenimente de particule solare sunt între 30 MeV și 100 MeV și pot fi oprite de adăposturi asemănătoare Orion.

Apoi sunt razele cosmice galactice: particule care vin din afara sistemului solar, conduse de supernove îndepărtate sau de stele neutroni. Acestea sunt relativ rare, dar vin la tine tot timpul din toate direcțiile. Au, de asemenea, energii mari, începând de la 200 MeV și mergând până la câțiva GeV, făcându-le foarte penetrante. Blocurile groase nu oferă multă protecție împotriva acestuia. Când particulele de raze cosmice de înaltă energie se ciocnesc cu scuturi subțiri, ele produc atât de multe particule cu energie scăzută, ar fi mai bine să nu existe deloc scut.

Particulele cu energie între 70 și 500 MeV sunt responsabile pentru 95% din doza de radiații pe care o primesc astronauții în spațiu. Pe zborurile scurte, furtunile solare sunt principala îngrijorare deoarece pot fi foarte violente și pot cauza foarte repede pagube. Cu toate acestea, cu cât zbori mai mult, cu atât GCR-urile devin mai problematice, deoarece dozele lor se acumulează în timp și pot trece prin aproape orice încercăm să le punem în cale.

Ceea ce ne ține în siguranță acasă

Motivul pentru care aproape nimic din aceste radiații nu ajunge la noi este că Pământul are un sistem natural de protecție în mai multe etape. Începe cu câmpul său magnetic, care deviază majoritatea particulelor care intră 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 cu greu îndoaie particulele care intră, dar este uriaș și se extinde pe mii de kilometri în spațiu.

Orice trece prin câmpul magnetic se extinde în atmosferă, ceea ce, când vine vorba de protecție, este echivalent cu un perete de aluminiu de 3 metri grosime. În cele din urmă, există planeta însăși, care reduce 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 o medie de 5 grame de masă pe centimetru pătrat între echipaj și radiație. Un modul obișnuit ISS conține de două ori mai mult, aproximativ 10 g/cm2.Adăpostul lui Orion cântărește 35-45 g/cm2, în funcție de locul exact în care te așezi, și cântărește 36 de tone. Pe Pământ, numai atmosfera vă oferă 810 g/cm2, de aproape 20 de ori mai mult decât cea mai bună navă spațială a noastră protejată.

Cele două opțiuni sunt să adăugați mai multă masă – care devine rapid costisitoare – sau să scurtați durata misiunii, ceea ce nu este întotdeauna posibil. Deci, o soluție de radiație în masă negativă nu o va reduce în misiuni mai lungi, chiar și cu cele mai bune materiale de ecranare precum polietilena sau apa. De aceea, realizarea unei versiuni miniaturizate și portabile a câmpului magnetic al Pământului a fost pe masă încă de la începuturile explorării spațiului. Din păcate, am descoperit că acest lucru este mult mai ușor de spus decât de făcut.