No vasto vazio do espaço, duas formas de radiação ameaçam os astronautas: Os raios cósmicos atravessam a galáxia a velocidades próximas da luz, enquanto a atividade solar produz uma forma mais moderada de radiação. Ambos são um problema para os viajantes espaciais, causando condições que vão desde a visão prejudicada ao câncer.
Esta radiação não é um problema aqui na Terra graças à atmosfera protetora do planeta, que bloqueia o pior dele. Mas os engenheiros ainda não têm métodos eficazes para proteger os astronautas desses perigos, e isso adiciona um nível extra de risco aos planos já arriscados de enviar humanos para Marte em uma viagem de três anos na década de 2030.
"Pode haver riscos em nível de missão que literalmente colocam a missão em risco - toda a missão, não apenas os astronautas individuais - se um ou mais membros da tripulação estão incapacitados", diz o especialista em radiação Ron Turner, um conselheiro científico sênior do Instituto da NASA. Conceitos avançados em Atlanta que estuda estratégias de gerenciamento de risco para missões espaciais humanas. "É importante que recebamos esses dados nos próximos dez anos, para que possamos fazer um planejamento prudente para uma futura missão em Marte."
O sol constantemente libera partículas energéticas através do vento solar. E os níveis dessas partículas sobem e descem durante o ciclo solar de 22 anos do Sol. As tempestades solares também podem lançar grandes quantidades de partículas carregadas no espaço, com o pico de 11 anos produzindo a maior parte das atividades. A poderosa radiação pode não só aumentar os riscos de câncer em longo prazo, mas também causar problemas imediatos, como vômitos, fadiga e problemas de visão.
Como a atividade solar, os raios cósmicos têm o potencial de causar câncer. Essas partículas de alta energia e alta velocidade se originam de fora do sistema solar e podem danificar gravemente as células humanas. Ao contrário da radiação do sol, no entanto, os raios cósmicos também poderiam desencadear efeitos degenerativos a longo prazo, enquanto ainda no espaço, incluindo doenças cardíacas, redução da eficácia do sistema imunológico e sintomas neurológicos semelhantes aos da doença de Alzheimer.
Sem a atmosfera da Terra para protegê-los, os astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional já precisam lidar com esses perigos de radiação. Eles podem procurar abrigo em uma parte mais protegida do navio quando o sol libera uma explosão de radiação particularmente de alta potência. Mas evitar o ataque constante e constante da radiação cósmica apresenta um desafio maior. E ninguém na ISS ainda tem que experimentar todos os perigos de radiação que seriam vistos em uma missão de três anos a Marte e vice-versa; a quantidade máxima de tempo que alguém gastou na estação espacial é de 14 meses.
Um casco mais espesso pode ajudar a bloquear raios cósmicos de baixa energia, mas qualquer raio de alta potência pode passar facilmente, observa Turner. Além disso, dobrar a espessura nominal de um casco de nave espacial reduz apenas a ameaça aos astronautas em cerca de 10%, um número que depende da natureza dos raios e da blindagem. Essa proteção extra também adiciona peso a uma espaçonave, limitando o que pode ser dedicado a suprimentos para ciência e sobrevivência.
Turner diz que a melhor maneira de mitigar o perigo dos raios cósmicos não virá da proteção. Em vez disso, ele acha que a solução virá da redução do tempo que os astronautas passam viajando para e de outros mundos. Uma vez que os humanos pousem em Marte, a maior parte do planeta fornecerá proteção significativa, diminuindo efetivamente a quantidade de radiação que o atravessa. Enquanto a fina atmosfera de Marte não fornecerá o mesmo escudo que a camada espessa de gases da Terra, também reduzirá os raios cósmicos que atingem os exploradores na superfície.
Para entender como os raios cósmicos afetarão os exploradores humanos, os cientistas precisarão primeiro medir as propriedades do campo magnético do sol em um determinado momento. "Quanto melhor conhecermos o ambiente de raio cósmico galáctico para o qual estamos enviando nossos astronautas, melhor poderemos planejar missões e entender o efeito de uma missão nos astronautas", diz Turner. Com essa informação, os pesquisadores podem prever os efeitos da radiação cósmica um ano ou dois antes do lançamento de uma missão, permitindo um melhor planejamento para um clima espacial específico. Isso seria como saber se uma tempestade que se aproximava na Terra era um furacão ou uma tempestade; a informação pode ajudar ao adaptar as medidas de proteção.
Os cientistas agora estão entendendo melhor como são os raios cósmicos fora do escudo protetor solar usando dados coletados pela sonda Voyager 1, que deixou o sistema solar em 2012. Isso deve ajudá-los a entender melhor como a mudança da atividade solar afeta o sistema solar. Raios
Dentro da heliosfera, o sistema solar é parcialmente protegido dos raios cósmicos. (Walt Feimer / Laboratório de Imagem Conceitual do GSFC da NASA) A Voyager 1 "é o único instrumento que a humanidade fez que conseguiu entrar no meio interestelar, a única parte em que estamos fora da influência do campo magnético solar", diz Ilias Cholis, pesquisador de pós-doutorado da Universidade Johns Hopkins em Maryland.
Enquanto a Voyager 1 sonda a radiação cósmica fora do alcance do Sol, instrumentos como o satélite russo Payload for Antimatter Exploration and Light-nuclei Astrophysics (PAMELA) e o Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) a bordo da ISS fazem a amostragem de dentro do sistema solar. sistema. A comparação de medidas de cada uma dessas fontes está ajudando Cholis e outros pesquisadores a entender como a atividade do sol alterou a radiação perigosa no passado e como ela poderia modificar a radiação em ciclos solares futuros. Juntas, essas espaçonaves e instrumentos estão aumentando a quantidade de informações sobre os raios cósmicos, e isso só vai melhorar com o passar do tempo.
Cholis e seus colegas, por exemplo, recentemente usaram novos dados da Voyager 1 para modificar fórmulas existentes que descrevem como o campo magnético do Sol afeta os raios cósmicos. Muitos raios cósmicos vêm de supernovas - a explosão de uma estrela massiva que envia partículas carregadas para fora. Ao contrário da luz da explosão, o material energético não viaja em linha reta, mas sim reflete gás e poeira no espaço, no que Cholis descreveu como "um caminho muito ziguezagueante". Isso pode dificultar a determinação de onde os raios cósmicos individuais vêm, especialmente quando eles passam para o sistema solar.
Ao sair da influência do sol, Cholis e seus colegas esperavam fazer um trabalho melhor de identificar a fonte e as propriedades dos raios. Isso não apenas os ajudará a aprender mais sobre a origem das partículas energéticas, mas também poderá melhorar a compreensão de seus efeitos sobre os seres humanos, especialmente aqueles que viajam no espaço.
A radiação é "um risco que precisamos aprender mais na próxima década para que possamos fazer a mitigação adequada, para que possamos fazer o melhor que pudermos para os astronautas que estarão colocando suas vidas em risco por uma série de ameaças diferentes ", Diz Turner. Mas a melhor solução pode ser a que, por enquanto, parece difícil - ir mais rápido e evitar o máximo de radiação possível. Ele diz:" O melhor retorno é a propulsão avançada, não a blindagem. "
