Un nuevo estudio plantea que la instalación de imanes en una nave podría ser la solución ideal para proteger a los astronautas de la exposición a la radiación durante las misiones espaciales de larga duración. Es uno de los grandes retos que resolver para pensar en misiones tripuladas a lugares como Marte…
Los imanes permanentes podrían proteger a los astronautas
En una misión tripulada que se dirija a lugares remotos como Marte, la exposición a la radiación es uno de los grandes obstáculos que superar. Proteger a los astronautas de esa radiación, potencialmente letal, es imprescindible para llevar a cabo una misión de este tipo. No es fácil, porque incluso los niveles de exposición relativamente bajos, durante períodos largos, pueden provocar desde daños en el sistema nervioso central hasta cáncer. Las soluciones que se utilizan hoy en día funcionan, pero también tienen sus propios límites.
Así que un grupo de investigadores ha querido buscar otras soluciones que permitan proteger a la tripulación. Por ello, han analizado la posibilidad de utilizar un imán permanente, y su campo magnético, para bloquear parte de esa radiación sin tener que sufrir los problemas de otras tecnologías. Para entenderlo, primero hay que analizar los tipos concretos de radiación que hacen que ese entorno sea tan peligroso. Uno de ellos son los rayos cósmicos galácticos (GCR, por sus siglas en inglés), que son continuos, atraviesan la materia con facilidad y parecen llegar desde todas las direcciones.
Otro tipo son las intensas ráfagas de protones, conocidas como eventos de partículas solares (SPE, por sus siglas en inglés). En esencia, son tormentas solares dirigidas hacia una nave espacial. Ambos tienen la capacidad de causar daños enormes a la carga biológica de cualquier nave que vaya al espacio profundo, incluyendo a los seres humanos. La forma más sencilla (y típica) de protegerse de estas fuentes de radiación es, simplemente, colocar una gran cantidad de material entre ellas y los seres vivos. Esta técnica se basa en ciertos materiales como el aluminio, el polietileno o, en muchos casos, el agua.
El problema del peso
El agua es especialmente atractiva porque, al final, también es necesaria para las funciones biológicas en una misión tripulada. El problema de esta técnica es el peso. Poner en órbita suficiente material para proteger a la tripulación de un evento de partículas solares es muy caro y podría exigir lanzar decenas de toneladas. Otra opción, que ha recibido mucha atención en los últimos tiempos, son los imanes superconductores. Tienen la ventaja de poder proporcionar un escudo magnético, pero su coste es gigantesco y necesitan refrigeración criogénica y energía constantes.
Si la refrigeración, o los propios imanes, se quedan sin energía, el escudo falla por completo y la tripulación queda expuesta a toda la radiación. Con esto en mente, los investigadores buscaron una solución diferente: imanes permanentes. Es una tecnología bien conocida, muy robusta y que no necesita energía. También pesan mucho menos que otras soluciones pasivas, así que lanzarlos en una misión es mucho más barato. Para poner a prueba la idea, el equipo desarrolló un modelo con el que estudiar si un conjunto de imanes permanentes de neodimio, hierro y boro (NdFeB) podía proteger a la tripulación.
La respuesta, en resumidas cuentas, es que sí, aunque solo hasta ciertos niveles de energía. Los autores diseñaron una matriz de 1482 imanes permanentes, cada uno de 3×3×3cm, distribuidos en una superficie de un metro cuadrado. Con un peso inferior a 300kg, este escudo permanente consiguió desviar aproximadamente el 20% de las partículas solares entrantes en el rango de energías de 0,1 a 10MeV (megaelectronvoltios). En la práctica, ese 20% supone desviar las partículas de menor energía. En esencia, actuaban como un filtro, permitiendo que los protones de mayor energía atravesasen el sistema.
Hay otras complicaciones a la hora de usar imanes permanentes
Así que la solución funciona, pero solo hasta cierto punto. El mayor problema es que no bloquea los rayos cósmicos galácticos. El campo protector es muy direccional y, como los GCR llegan desde todas las direcciones, ofrece muy poca defensa frente a ellos. Además, existe la posibilidad de que los protones que impacten contra los propios imanes produzcan radiación secundaria, como neutrones o rayos gamma. Algo que podría provocar que un astronauta reciba una dosis de radiación, de manera involuntaria, si estuviese en el lugar equivocado en el momento equivocado.
Además, los imanes también se degradan con el tiempo, por lo que otro obstáculo técnico a sumar sería el de la desmagnetización progresiva del neodimio, que perdería su capacidad protectora con el paso de los años. A pesar de todos estos inconvenientes, algo de protección sigue siendo mejor que nada, y los imanes permanentes podrían tener cabida en un sistema híbrido que combinase las tres técnicas de mitigación de la radiación. De todos modos, el equipo tiene planeado seguir trabajando en esta idea para ver cómo aprovecharla.
Para ello, recurrirán a simulaciones avanzadas y estudiarán cómo reaccionaría el sistema en entornos caóticos y multidireccionales. A fin de cuentas, los astronautas necesitarán toda la ayuda posible para evitar recibir una dosis excesiva de radiación antes de llegar a su destino en el espacio profundo. Todo esto son pasos necesarios para que, un día, podamos pensar en una misión tripulada a otros lugares del Sistema Solar, como Marte. En el caso de la Luna, el viaje es mucho más corto, pero también hay otros obstáculos que resolver. Así que, en general, queda mucho por aprender…
Estudio
El estudio es V. Parisi, R. Capuzzo, F. Frezza et al.; «A First-Order Assessment of Permanent Magnet Deflection for Space Radiation Protection». Publicado en arXiv, puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
