Coloque un satélite en Sun-Mars L1 para proteger a Marte de la radiación solar.

Esto responde a la pregunta sobre cómo bloquear los iones que provienen directamente del Sol para que no golpeen a Marte por un satélite estacionado en L1. No cubre el hecho de si dicho escudo es efectivo para reducir el nivel de radiación en la superficie de Marte. Consulte, por ejemplo , aquí para obtener más detalles sobre la radiación.

Primero, echemos un vistazo al campo magnético necesario. Dentro de un campo magnético (área gris), las partículas siguen una trayectoria circular (verde). El radio depende de la intensidad del campo magnético y del momento de la partícula, mientras que el ángulo de desviación total también depende de la longitud del campo.

Utilizando una distancia estimada de 1 millón de kilómetros entre Marte y L1, y un diámetro de Marte de 6000 km, vemos que necesitamos desviar el viento solar en unos 0,3°. Además, suponiendo un espesor del campo magnético de 10 km, vemos que el radio de la trayectoria de las partículas en el campo magnético debe ser de unos 1500 km. Ahora, podemos usar la fórmula para la rigidez magnética.

$$B= \frac{m v}{q r}$$ y conectamos los valores conocidos de masa y carga de las partículas alfa, obtenemos una fuerza de campo magnético de 5 nT, o aproximadamente 10000 veces más débil que el campo magnético de la Tierra.

¿Suena bastante simple? Echemos un vistazo a la geometría pura. En el dibujo, todos los valores se dan en miles de kilómetros, no a escala por razones obvias.

El diámetro del sol (amarillo) es de aproximadamente 1,4 millones de kilómetros y debemos cubrirlo por completo. Un escudo (azul) colocado a 1 millón de kilómetros de Marte (rojo) que cubre el sol por completo tiene un diámetro de:

$$R = \frac{R_{sun}d_{L1}}{d_{sun}} = 6100~\rm{km}$$ Pero queremos cubrir toda la superficie de Marte (escudo verde), por lo que debemos agregar otros 3000 km en cada dirección, lo que da un diámetro total de 12000 km. ¡Eso es equivalente a construir un anillo alrededor del ecuador de la Tierra!

Desafortunadamente, no es suficiente construir una sola bobina con este diámetro: el campo magnético debe ser perpendicular al viento solar y la dirección prevista de desviación. Es decir, apuntando lejos del espectador, hacia la pantalla.

Una sola bobina de tamaño razonable no puede producir un campo de este tipo que se extienda a lo largo de miles de kilómetros a lo largo del eje de la bobina. Una forma sencilla de proporcionarlo sería un par de bobinas de Helmholtz (naranja). Suponiendo nuevamente un diámetro de 12000 km (que ya está más allá de la validez de fórmulas simples, ya que la distancia entre las dos bobinas debe ser menor que su diámetro) y un hilo de cobre con una sección transversal de 1 metro cuadrado, la configuración completa necesitaría unos razonables 10 MW de potencia pero pesaría unos mil millones de toneladas, es decir, la producción mundial de cobre de 50 años lanzada al espacio.

Tenga en cuenta que no es estrictamente necesario utilizar una sección transversal de 1 metro cuadrado. Siempre podemos cambiar la masa por la potencia necesaria debido a la mayor resistencia de un "alambre" de cobre más delgado: la mitad de la sección transversal requiere el doble de potencia.

La idea misma se propuso a principios de este mes en el taller Planetary Science Vision 2050.

La charla se tituló: "Un futuro entorno de Marte para la ciencia y la exploración", J. Green, R. Bamford, et. Alabama.

Combinaron herramientas de simulación de heliofísica con un modelo climático global de Marte para realizar la simulación. Su resumen sugiere que colocar un dipolo de 1-2 Tesla en L1 es suficiente para proteger y reconstruir una atmósfera marciana. Sin embargo, la escala no está indicada. La charla completa especifica 50.000 nT medidos en un radio de la Tierra, que es comparable a la regeneración del campo magnético de la Tierra y claramente un desafío.

Se dieron pocos detalles sobre cómo generar el campo de magnetosfera artificial, pero se señaló que las líneas de campo deben permanecer paralelas con el campo interplanetario para funcionar bien como escudo.

Puedes ver la charla completa aquí (comienza en 1:36:10).

No es necesario que la magnetosfera artificial bloquee la radiación. Es suficiente simplemente desviar los iones en 0,006 radianes en cualquier dirección. Quizás 0.01 radianes para estar seguro. El punto L1 está a un millón de km de Marte, y Marte tiene un diámetro de 6000 km.

Este es un campo mucho más pequeño que el que se requeriría para encerrar a Marte en una cola magnética.

Quizás valga la pena considerar construir uno de estos para Earth L1 también. Una pena destruir la aurora boreal, pero no queremos perder nuestra red eléctrica. Tal vez activarlo a pedido cuando se detecte una tormenta.