El 19 de octubre de 1989, a las 12:29 UT, una monstruosa llamarada solar de clase X13 desencadenó una tormenta geomagnética tan fuerte que las auroras iluminaron los cielos de Japón, Estados Unidos, Australia e incluso Alemania al día siguiente. Si hubieras estado volando alrededor de la Luna en ese momento, habrías absorbido más de 6 Sieverts de radiación, una dosis que muy probablemente te mataría en aproximadamente un mes.
Por este motivo, la nave espacial Orion, que este año llevará a los seres humanos a una misión de sobrevuelo a la Luna, cuenta con un refugio contra tormentas fuertemente protegido para la tripulación. Pero refugios como ese no son suficientes para un vuelo a Marte: el escudo de Orión está diseñado para una misión de 30 días.
Para obtener una protección comparable a la que disfrutamos en la Tierra se necesitarían cientos de toneladas de material, y eso simplemente no es posible en órbita. La principal alternativa (utilizar escudos activos que desvíen partículas cargadas tal como lo hace el campo magnético de la Tierra) se propuso por primera vez en la década de 1960. Hoy, finalmente estamos cerca de hacerlo funcionar.
Radiación del espacio profundo
La radiación espacial se presenta en dos sabores diferentes. Los eventos solares como las llamaradas o las eyecciones de masa coronal pueden provocar flujos muy elevados de partículas cargadas (principalmente protones). Son desagradables cuando no tienes refugio, pero son relativamente fáciles de proteger, ya que los protones solares son en su mayoría de baja energía. El flujo de la mayoría de los eventos de partículas solares oscila entre 30 megaelectrones voltios y 100 MeV y podría detenerse mediante refugios similares a Orión.
Luego están los rayos cósmicos galácticos: partículas provenientes de fuera del Sistema Solar, puestas en movimiento por supernovas lejanas o estrellas de neutrones. Estos son relativamente raros pero te llegan todo el tiempo desde todas las direcciones. También tienen altas energías, desde 200 MeV hasta varios GeV, lo que los hace extremadamente penetrantes. Las masas gruesas no proporcionan mucha protección contra ellos. Cuando las partículas de rayos cósmicos de alta energía chocan contra escudos delgados, producen muchas partículas de menor energía; estaría mejor sin ningún escudo.
Las partículas con energías entre 70 MeV y 500 MeV son responsables del 95 por ciento de la dosis de radiación que reciben los astronautas en el espacio. En vuelos cortos, las tormentas solares son la principal preocupación porque pueden ser bastante violentas y causar muchos daños muy rápidamente. Sin embargo, cuanto más se vuela, los GCR se vuelven más problemáticos porque su dosis se acumula con el tiempo y pueden soportar prácticamente todo lo que intentamos poner en su camino.
Lo que nos mantiene seguros en casa
La razón por la que casi nada de esta radiación puede llegar hasta nosotros es que la Tierra tiene un sistema de protección natural de múltiples etapas. Comienza con su campo magnético, que desvía la mayoría de las partículas entrantes hacia los polos. Una partícula cargada en un campo magnético sigue una curva: cuanto más fuerte es el campo, más cerrada es la curva. El campo magnético de la Tierra es muy débil y apenas dobla las partículas entrantes, pero es enorme y se extiende miles de kilómetros en el espacio.
Todo lo que logra atravesar el campo magnético va a parar a la atmósfera, que en términos de protección equivale a una pared de aluminio de 3 metros de espesor. Finalmente, está el planeta mismo, que básicamente reduce la radiación a la mitad, ya que siempre tienes 6,5 mil millones de billones de toneladas de roca protegiéndote del fondo.
Para poner esto en perspectiva, el módulo de la tripulación del Apolo tenía en promedio 5 gramos de masa por centímetro cuadrado entre la tripulación y la radiación. Un módulo típico de la ISS tiene el doble, unos 10 g/cm2. El refugio Orion tiene entre 35 y 45 g/cm2, dependiendo de dónde te sientes exactamente, y pesa 36 toneladas. En la Tierra, la atmósfera por sí sola proporciona 810 g/cm2, aproximadamente 20 veces más que nuestras naves espaciales mejor protegidas.
Las dos opciones son agregar más masa (lo que se vuelve costoso rápidamente) o acortar la duración de la misión, lo que no siempre es posible. Por lo tanto, resolver la radiación con masa pasiva no será suficiente para misiones más largas, incluso utilizando los mejores materiales de protección como polietileno o agua. Esta es la razón por la que hacer una versión miniaturizada y portátil del campo magnético de la Tierra estuvo sobre la mesa desde los primeros días de la exploración espacial. Desafortunadamente, descubrimos que era mucho más fácil decirlo que hacerlo.