Los científicos prueban la exposición a la radiación de los vuelos espaciales con sensores y maniquíes a bordo

Con la ayuda de maniquíes llamados Helga y Zohar y sensores colocados dentro de una nave espacial, los científicos han recopilado datos valiosos sobre la exposición a la radiación de los astronautas fuera del campo magnético protector de la Tierra y han obtenido conocimientos sobre cómo protegerlos mejor en viajes espaciales largos como el de Marte.

Los investigadores han publicado las mediciones iniciales de los niveles de radiación experimentados en el interior de la nave espacial Orion de la NASA durante su misión Artemis I sin tripulación de 25 días en 2022 alrededor de la Luna y de regreso a la Tierra. Los datos de radiación continua se obtuvieron utilizando instrumentos como el HERA de la NASA y los sensores EAD de la Agencia Espacial Europea.

El peligro que plantea la radiación es una preocupación importante que debe abordarse si los astronautas van a llevar a cabo misiones de larga duración más allá de la órbita terrestre. El programa Artemis tiene como objetivo que los astronautas regresen a la superficie lunar en esta década y establezcan una base allí como preludio a la futura exploración humana de Marte.

Fuentes como los rayos cósmicos galácticos y las partículas lanzadas a través del espacio durante las erupciones solares pueden colocar a los astronautas en alto riesgo de sufrir enfermedades por radiación, mayor riesgo de cáncer a lo largo de la vida, problemas del sistema nervioso central y enfermedades degenerativas.

Helga y Zohar, diseñadas para representar cuerpos femeninos humanos, estaban en la cápsula Orión como reemplazos de astronautas, con sensores incorporados que medían la exposición a la radiación de su piel y órganos internos. Zohar llevaba puesto un chaleco de protección radiológica. Helga no llevaba protección.

“Helga y Zohar son ‘fantasmas de radiación’: maniquíes sofisticados que imitan la respuesta del cuerpo humano a la radiación, equipados con sensores en todas partes para medir las tasas de dosis en varios órganos”, dijo el físico Stuart George, del Grupo de Análisis de Radiación Espacial del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, uno de los autores del estudio publicado en la revista Nature.

“Estos fantasmas fueron diseñados para representar cuerpos femeninos, ya que las mujeres suelen tener una mayor sensibilidad a la radiación que los hombres. Los datos recopilados de estos fantasmas proporcionaron información valiosa sobre cómo se deposita la radiación en el cuerpo, en particular durante los tránsitos del cinturón de Van Allen y los vuelos interplanetarios”, agregó George.

Dos regiones de radiación, llamadas cinturones de Van Allen, rodean la Tierra.

«Actualmente estamos trabajando en la evaluación final de los datos de Helga y Zohar, y el conjunto completo de datos saldrá en los próximos meses», incluyendo los relacionados con la eficiencia de protección del chaleco de Zohar, dijo el físico de radiación y autor principal del estudio, Thomas Berger, del Instituto de Medicina Aeroespacial del Centro Aeroespacial Alemán en Colonia.

Se descubrió que las áreas dentro de la cápsula diseñadas para tener el mayor blindaje contra la radiación, incluido un «refugio contra tormentas» para los astronautas durante fenómenos meteorológicos espaciales como las erupciones solares, brindaban hasta cuatro veces más protección que las áreas menos protegidas de la nave espacial. Esto validó el diseño para futuras misiones, dijo Berger.

La exposición dentro de Orión a los rayos cósmicos galácticos (partículas energéticas que atraviesan el universo) fue aproximadamente un 60% menor que la exposición medida a bordo de sondas interplanetarias no tripuladas anteriores, lo que demuestra el beneficio de una nave espacial diseñada para la protección contra la radiación.

“Estos rayos cósmicos interplanetarios son interesantes porque constituyen la mayor parte de la exposición para los vuelos espaciales de larga duración, por lo que esta medición es importante para estancias prolongadas en la Luna y futuros tránsitos a Marte”, dijo George.

La orientación de Orión durante el vuelo afectó la exposición a la radiación, que se redujo a la mitad cuando la nave espacial hizo un giro de 90 grados al volar más allá del cinturón de Van Allen interior.

“Esto se debe a que la radiación del cinturón de Van Allen es bastante direccional y la inversión pone más protección en el camino de la radiación”, dijo George.

El campo magnético de la Tierra proporciona una envoltura protectora alrededor del planeta contra la radiación espacial. La Estación Espacial Internacional orbita dentro de él. Durante la misión Artemis I, Orión viajó más lejos que cualquier otra nave espacial construida para personas, aventurándose mucho más allá del campo magnético.

“Tenemos muchas mediciones de exposición a la radiación en misiones tripuladas en órbita terrestre baja, pero muy pocas en aquellas que se encuentran más allá de la protección que ofrece el campo magnético de la Tierra. Las que tenemos se realizaron en misiones científicas planetarias en las que el blindaje contra la radiación era mucho más ligero que en un vehículo tripulado como los utilizados para Artemis”, dijo George.