La missione Artemis I della NASA ha riportato sulla Terra informazioni molto pratiche e promettenti su come proteggere gli astronauti dalle radiazioni.
Il successo della missione Artemis I
L’ingegnere della NASA Stuart George e i suoi colleghi hanno recentemente approfondito i dati di decine di sensori sulla capsula Orion per saperne di più su ciò che il volo Artemis I ci ha detto su Orion, gli astronauti e le radiazioni spaziali, e nel complesso le notizie sono buone per i futuri esploratori della Luna. George e i suoi colleghi hanno pubblicato il loro lavoro sulla rivista Nature.
La missione Artemis I della NASA ha trasportato un equipaggio di manichini (un manichino intero e due torsi, tecnicamente chiamati “fantasmi”) nel suo giro del 2022 attorno alla Luna. La coppia di torsi di plastica e resina, soprannominati Helga e Zohar, era dotata di oltre 5600 strumenti, tra cui 34 sensori di radiazioni in diverse parti del corpo.
Questi sensori hanno misurato il dosaggio di radiazioni che Helga e Zohar hanno ricevuto in diversi momenti durante il volo, con una notevole quantità di dettagli (curiosità: il polmone destro degli astronauti assorbe circa il 20% in meno di radiazioni rispetto al polmone sinistro durante un volo verso la Luna).
La Missione Artemis II
Quando Artemis II verrà lanciato alla fine del 2025, la sua capsula Orion diventerà la prima astronave con equipaggio in 53 anni ad avventurarsi oltre la protezione del campo magnetico terrestre, che blocca la maggior parte dei raggi cosmici provenienti dallo spazio profondo e le particelle elettricamente cariche provenienti dal Sole che, altrimenti, bombarderebbero la superficie del nostro pianeta.
Anche le astronavi in orbita terrestre bassa, come la Stazione Spaziale Internazionale, sono parzialmente schermate dal campo magnetico. Oltre la magnetosfera terrestre, le astronavi non hanno però alcuna protezione dai raggi cosmici e dal vento solare, o da un’occasionale tempesta solare.
Gli equipaggi che voleranno sulla Luna con le prossime missioni Artemis faranno affidamento sulla schermatura dalle radiazioni della capsula Orion, realizzata con una combinazione di materiali compositi ad alta tecnologia e alluminio.
Quando il meteo spaziale diventerà davvero ostico, gli astronauti avranno persino un rifugio antitempesta, un compartimento al centro della nave, che di solito funge da spazio di stoccaggio ma può essere svuotato in fretta in modo che gli equipaggi possano ripararsi. È l’equivalente spaziale di nascondersi in un ripostiglio quando suonano le sirene dei tornado.
La buona notizia, basata sui dati di Helga, Zohar e strumenti sparsi attorno a Orion, è che l’armadio di stoccaggio in realtà costituisce un ottimo rifugio antitempesta per gli astronauti. E alcune manovre ben pianificate possono anche aiutare a ridurre la quantità di esposizione alle radiazioni che gli equipaggi di Artemis potrebbero affrontare in momenti cruciali, come il volo attraverso le fasce di Van Allen o la cavalcata di una tempesta solare.
È probabile che Orion sia in grado di mantenere gli equipaggi al sicuro anche su voli più lunghi, come una futura spedizione su Marte.
Gli strumenti su una parete all’interno del rifugio antitempesta e uno all’esterno nella cabina principale dell’equipaggio hanno misurato le dosi di radiazioni mentre Orion è passata attraverso la fascia di radiazioni di Van Allen inferiore (la stessa che la missione privata Polaris Dawn ha appena visitato).
Si è scoperto che il sensore nel rifugio antitempesta ha registrato circa la metà delle radiazioni di quello nella cabina principale dell’equipaggio. Poiché questo è esattamente quello che il rifugio antitempesta avrebbe dovuto realizzare, questa è una buona notizia per la NASA e i futuri equipaggi di Artemis.
Nessuna tempesta solare si è verificata durante il volo Artemis I, quindi i sensori hanno solo registrato quanto bene ha funzionato il rifugio mentre la navicella spaziale volava attraverso le fasce di Van Allen. I ricercatori della NASA hanno combinato quei dati con un modello computerizzato di una tempesta solare del 1989 per simulare cosa potrebbe accadere e si è scoperto che il rifugio dovrebbe essere ancora più efficace contro le radiazioni di una tempesta solare rispetto alle radiazioni ad alta energia delle fasce di Van Allen.
Mentre la NASA limita i suoi astronauti a una dose di radiazioni a vita di 600 milliSievert, i manichini Artemis ne hanno raccolti solo 26,7 (Zohar, che indossava un giubbotto di protezione dalle radiazioni) e 35,4 (Zohar, senza giubbotto) milliSievert durante la loro missione sulla Luna. E questo anche senza che nessuno dei due manichini avesse un posto nel rifugio antitempesta.
Conclusioni
Poiché le missioni future avranno più o meno la stessa durata, affermano i tecnici della NASA, i futuri astronauti dovrebbero essere in grado di fare in sicurezza diversi viaggi di andata e ritorno prima di preoccuparsi di quanta radiazione hanno accumulato lungo il percorso.
Un po’ di matematica ha mostrato anche che Orion potrebbe persino essere in grado di trasportare futuri astronauti su Marte senza superare i limiti di sicurezza della NASA, che sono progettati per ridurre al minimo il rischio di cancro a lungo termine dovuto all’esposizione alle radiazioni.
I tecnici della NASA hanno calcolato quanta radiazione gli astronauti potrebbero aspettarsi di assorbire durante un volo verso Marte a bordo di Orion, basandosi sui dati di Artemis I. Il loro risultato suggerisce circa il 30% in meno di esposizione alle radiazioni rispetto agli studi precedenti, che non avevano i dati di Artemis I con cui lavorare.
“I dettagli delle future missioni tuttavia dipenderanno in larga misura dalla schermatura, dalla traiettoria, dalla modulazione dei raggi cosmici galattici con il ciclo solare e dalla gravità degli eventi delle particelle solari”, hanno concluso i tecnici della NASA nel loro recente studio.
