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martes, diciembre 6, 2022
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¿Cuál es el mejor blindaje contra la radiación para la superficie de Marte?

El planeta Marte nos está llamando. Al menos, esa es la impresión que se tiene al examinar todas las misiones planificadas y propuestas al planeta rojo en la próxima década. Con tantas agencias espaciales actualmente enviando misiones allí para caracterizar su entorno, atmósfera e historia geológica, parece probable que las misiones tripuladas estén a la vuelta de la esquina.

De hecho, tanto la NASA como China han dejado claro que tienen la intención de enviar misiones a Marte a principios de la década de 2030 que culminarán con la creación de hábitats en la superficie.

Para garantizar la salud y la seguridad de los astronautas, tanto en tránsito como en la superficie de Marte, los científicos están investigando varios medios de protección contra la radiación. En un estudio reciente, un equipo del Instituto de Ciencias del Espacio Blue Marble (BMSIS) estudió cómo se podrían usar varios materiales para crear estructuras protectoras contra la radiación. Esto incluyó materiales traídos de la Tierra y aquellos que se pueden recolectar directamente del entorno marciano. Esto está en consonancia con el proceso de utilización de recursos in situ (ISRU), en el que se aprovechan los recursos locales para satisfacer las necesidades de las tripulaciones de astronautas y la misión.

La investigación fue dirigida por Dionysios Gakis, académico visitante en BMSIS y graduado en física de la Universidad de Patras, Grecia. A él se unió el Dr. Dimitra Atri, investigador principal de BMISIS, profesor de física en el Centro de Ciencias Espaciales de la Universidad de Nueva York en Abu Dhabi y asesor académico de Gakis. Acta Astronautica está considerando publicar el artículo que describe sus hallazgos («Modelado de la efectividad de los materiales de protección contra la radiación para la protección de los astronautas en Marte»).

Una visualización científica de las corrientes electromagnéticas alrededor de Marte. Crédito: NASA/Goddard/MAVEN/CU Boulder/SVS/Cindy Starr

El entorno de radiación marciano es significativamente más peligroso que el de la Tierra debido a su delgada atmósfera y la falta de un campo magnético planetario. En la Tierra, las personas en los países desarrollados están expuestas a un promedio de 0,62 rads (6,2 mSv) por año, mientras que la superficie de Marte recibe alrededor de 24,45 rads (244,5 mSv) por año, y aún más cuando los eventos solares (también conocidos como erupciones solares) ocurrir.

Como le dijo el Dr. Atri a Universe Today por correo electrónico, esta radiación se presenta en varias formas: «Los rayos cósmicos galácticos consisten en partículas cargadas que son mil millones (o más) de veces más energéticas que la luz visible. Pueden penetrar a través del escudo y causar daños irreparables a el cuerpo humano. Además, las tormentas solares a veces pueden acelerar partículas cargadas a energías muy altas (partículas de energía solar), lo que puede causar un daño comparable. La cantidad de radiación proveniente de los rayos cósmicos es altamente predecible, mientras que las tormentas solares son muy difíciles de predecir».

Para su estudio, Gakis y el Dr. Atri investigaron las propiedades de varios materiales de protección que podrían transportarse a Marte o recolectarse in situ. Estos consistían en materiales comunes en la industria aeroespacial, como aluminio, polietileno, ciclohexano, metacrilato de polimetilo, Mylar y Kevlar, y agua, hidrógeno líquido de fibra de carbono y regolito marciano. Como explicó Gakis, evaluaron cada uno de estos materiales utilizando el modelo numérico GEANT4, un paquete de software que simula el paso de partículas a través de la materia utilizando métodos estadísticos de Monte Carlo.

El concepto Mars Ice Home. Crédito: NASA Langley/Clouds Architecture Office/SEARch+

«Construimos un modelo computacional de Marte y medimos la deposición de energía cósmica dentro de un fantasma humano hipotético, que representa a un astronauta», dijo. «Se colocó un escudo de material para absorber una parte de la radiación antes de llegar al astronauta. Los materiales más efectivos, en términos de protección contra la radiación, fueron los que permitieron que menos energía pasara por el cuerpo del astronauta».

Sus resultados indicaron que los materiales ricos en hidrógeno (es decir, hielo de agua) tienen una respuesta predecible a los GCR y, por lo tanto, son la mejor defensa contra los rayos cósmicos. Además, descubrieron que el regolito tiene una respuesta intermedia y, por lo tanto, podría usarse para un blindaje adicional, especialmente cuando se combina con aluminio.

Dijo Gakis: «Por ejemplo, aunque no se encontró que el aluminio fuera tan efectivo como otros materiales, aún puede ser útil para reducir las dosis de radiación, y recomendamos combinarlo con otros materiales. El regolito marciano tiene un comportamiento similar y la ventaja de ser un material in situ, sin necesidad de que lo llevemos desde la Tierra».

La NASA y otras agencias espaciales están evaluando varios diseños, materiales y tecnologías que permitirán la creación de hábitats en la Luna, Marte y más allá. En particular, la NASA y la Agencia Espacial Nacional China (CNSA) están planeando misiones tripuladas a Marte en la próxima década, que se lanzarán cada 26 meses (a partir de 2033) y culminarán en la creación de hábitats en la superficie. Según el análisis de Gakis y el Dr. Atri, estos hábitats probablemente consistirán en una estructura interior diseñada con materiales livianos transportados a bajo costo desde la Tierra.

El concepto Marsha es una propuesta para un hábitat en la superficie de Marte construido de forma autónoma utilizando materiales locales y generados por la misión. Crédito: NASA/IA. fábrica espacial

En el caso del aluminio y la fibra de carbono, podrían producirse in situ utilizando aluminio extraído de rocas marcianas y carbono extraído de su atmósfera. Luego, estos podrían protegerse con hielo de agua recolectado localmente y regolito, que los robots imprimirán en 3D para crear una superestructura protectora. Dichos hábitats permitirán misiones de larga duración mucho más allá de la Tierra e incluso podrían ser un trampolín hacia los asentamientos humanos permanentes en el espacio.

«La radiación es uno de los muchos problemas que la humanidad debe abordar para lograr con éxito la exploración humana del planeta rojo», resumió Gakis. «Creemos que nuestra investigación es otro paso para comprender los efectos devastadores de los rayos cósmicos en el entorno marciano y planificar estrategias de mitigación efectivas para futuras misiones tripuladas a Marte».

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Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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