¿Cómo resolvieron las misiones Apolo el problema de la radiación cósmica?

Uno de los principales obstáculos de la exploración espacial es la radiación cósmica. ¿Cómo resolvieron las misiones Apolo el problema de la radiación?

La NASA habría protegido a los astronautas hasta cierto punto con algún material. ¿Cómo intentaron al menos minimizar el efecto?

¿La NASA sabe que existe este problema y se arriesgó?. habrían protegido a los astronautas hasta cierto nivel con algún material. Mi pregunta, ¿cómo intentaron al menos minimizar el efecto?
IIRC, la mayor cantidad de radiación a la que estuvieron sujetos los astronautas ocurrió cuando volaban a través del cinturón de Van Allen . No tengo idea de cuánto tiempo tomó eso (¿unas pocas horas?)
@r2_d2: Si hubiera sido posible un blindaje eficiente con un peso mínimo (menos del 0,1 % del módulo de comando), la NASA lo habría utilizado.
@r2_d2 Todo implica arriesgarse. La NASA redujo los riesgos donde sea práctico, seguro. Sin embargo, en comparación con los otros riesgos involucrados en los primeros vuelos espaciales, y dada la duración, esto no se consideró un riesgo alto en comparación con sentarse en la parte superior de un cohete que posiblemente explote con un sistema de soporte vital que posiblemente tenga fugas y un reingreso que posiblemente falle. sistema. Y eso es antes de que analicemos los riesgos del módulo de aterrizaje lunar. Entonces, su suposición es incorrecta: simplemente evaluaron este riesgo y decidieron que no valía la pena abordarlo.
En caso de erupciones solares, había algunos planes para orientar la nave espacial de modo que el módulo de servicio estuviera entre los astronautas y el sol. Esto usaría el combustible, el oxígeno, el helio, las baterías, las celdas de combustible y los motores como protección. Creo que la mayoría de las misiones se realizaron en períodos de clima solar tranquilo.
@Graham: ¿Es un hecho documentado o es solo una convicción personal? Si es un hecho, ¿puede señalar una referencia para respaldarlo? Podemos ver la lógica en su argumento, pero se basa en la suposición de que la NASA consideró que el riesgo era aceptablemente pequeño. Una suposición como esta no debe tomarse por fe.

Respuestas (5)

Si bien la radiación cósmica es un problema, es lo mismo que con la radiación en la Tierra: el riesgo es acumulativo . Los niveles eran lo suficientemente bajos como para que las misiones de 1 a 2 semanas a este nivel no representaran un gran riesgo para la salud, por lo que no fue necesario protegerse.

El gran problema pendiente era la radiación de las erupciones solares y las CME . Estos producen tanta radiación que no fue posible construir un escudo lo suficientemente grueso para protegerse de ellos (dentro de los presupuestos de peso disponibles para Apolo). Entonces, la NASA observó la actividad solar, lanzada durante los períodos en que la actividad era baja y esperaba que no ocurriera una CME.

La nave espacial Apolo tenía un casco de aluminio delgado. Esto bloquea parte de la radiación, pero no mucha.

Me pregunto si una fina capa de plomo podría haber bloqueado más radiación (¿o eso solo funciona contra Superman)?
@ Xen2050 Lo habría hecho, pero también habría sido muy pesado. No solo eso, sino que habría requerido más aluminio para soportar el plomo, aumentando aún más el peso. El plomo es demasiado blando para ser utilizado como material estructural.
Una fina capa de plomo habría generado mucha radiación secundaria. Necesitarías una gruesa capa de plomo, pero eso habría sido demasiado pesado.
Sí, ese es un problema desagradable. Bloqueas parte de la radiación que normalmente te haría daño. Mientras tanto, partículas que son tan energéticas que atravesaron tu cuerpo y toda la nave sin ningún efecto, ahora golpean el escudo y expulsan una gran fuente de partículas de la energía adecuada para causar el mayor daño a través del otro lado. "Blindaje delgado" es peor que ningún blindaje en ese caso.

No lo hicieron, razón por la cual los astronautas del Apolo vieron destellos cegadores dentro de sus ojos durante la misión y luego tuvieron una probabilidad mucho mayor de sufrir cataratas más adelante en la vida.

Los destellos eran de la radiación de Cerenkov que pasaba a través de sus globos oculares, y ocurrían con una frecuencia de 2 por minuto en las misiones Apolo .

De los 39 astronautas que sufrieron cataratas en el futuro, 36 habían volado en misiones Apolo . En misiones cercanas a la Tierra, como visitas a estaciones espaciales, el campo magnético de la Tierra brinda cierta protección.

¿Y es esta una de las razones por las que ya no enviamos personas fuera de la magnetosfera?
@Mindwin Posiblemente, pero está un poco más abajo en la lista de razones, debajo de "falta de financiación constante" y "no hay cohetes lo suficientemente grandes".
¿No son los astronautas más antiguos aquellos que han volado en misiones Apolo, por lo tanto, más propensos a desarrollar cataratas?
@Michael, los astronautas más viejos serían los seis astronautas de Mercurio que no fueron a la Luna.
@Mark Alan Shepard fue el primer estadounidense en el espacio en la nave espacial Mercury Freedom 7 y caminó sobre la Luna como comandante del Apolo 14 </pedantMode>
@DaveGremlin Hubo siete astronautas de Mercurio, seis de los cuales, como escribió Mark, no fueron a la luna (y uno de los cuales estuvo en tierra en 1962 pero luego llegó a LEO en ASTP / SATP).
@GNiklasch, aunque si te sientes pedante, tiene razón: Shepard no era el más joven de los Mercury Seven.
Los astronautas del Apolo fueron sometidos a todo tipo de fuerzas G altas, pruebas de vibración, ingravidez, etc. Creo que no es razonable suponer que las cataratas son causadas solo por la radiación.

Apolo resolvió el problema de la radiación cósmica de una manera contraria a la intuición: minimizando el blindaje .

La mayoría de los rayos cósmicos son núcleos atómicos de muy alta energía; el resto son protones de muy alta energía. Cuando estas partículas golpean algo (por ejemplo, una lámina de aluminio), generan una lluvia de radiación secundaria . Cualquier escudo efectivo debe ser lo suficientemente grueso para activar la radiación secundaria y luego absorberla. Si el escudo solo activa la radiación secundaria, empeora las cosas, porque es probable que el cuerpo humano absorba la radiación secundaria, mientras que la radiación primaria probablemente solo pase sin interactuar.

Hay algunos materiales, como el agua o los plásticos ricos en hidrógeno, que pueden absorber los rayos cósmicos sin desencadenar la radiación secundaria, pero Apolo no transportaba suficiente agua para proporcionar un escudo significativo y las limitaciones de masa no permitían un escudo de plástico. .

Nitpick: Los protones también son núcleos atómicos. Hidrógeno, ya sabes :-)
Creo que alrededor del 80 % de los rayos cósmicos son protones, luego quizás el 15 % de partículas alfa y el resto son núcleos más pesados.

La radiación cósmica no es un problema agudo, si ignora el clima solar y los estallidos gamma que ocurren ocasionalmente. Tenga en cuenta que la probabilidad de por vida de cáncer es de todos modos alrededor del 40 por ciento. La radiación adicional por año en la ISS es, por ejemplo, de 44 a 105 mili Gy. De acuerdo con el gráfico de wikipedia a continuación, el aumento en la probabilidad de cáncer es despreciable. Además, las pequeñas dosis de radiación inducen una regulación positiva de las moléculas antioxidantes en las células, lo que reduce aún más la probabilidad de cáncer en períodos de tiempo más prolongados.

El otro caso, si la radiación es tan alta que los astronautas morirían instantáneamente, también es despreciable. En tal caso, la electrónica también fallaría incluso si se endureciera.

En conclusión. ¿La radiación es un problema? No en realidad no. Especialmente si compara las tasas de cáncer con el tabaquismo. Sin embargo, siempre se puede intentar mejorar las cosas. Una forma sería usar agua o combustible para proteger a los astronautas. Desafortunadamente, esto no siempre se puede lograr con las cargas útiles actuales.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a1/Increased_risk_with_dose.svg

El "blindaje" del módulo de mando, es decir, el componente exterior de la piel, era en realidad de acero inoxidable. Se utilizaron aluminio y otras aleaciones para la estructura básica de la nave espacial. Se eligieron materiales que minimizaban al máximo los efectos de la radiación. Las partículas alfa y beta, como las que son comunes en los cinturones de Van Allen, se detienen fácilmente con capas delgadas de metal. Los rayos cósmicos son extremadamente energéticos y no serían detenidos por láminas de plomo.

El Módulo de Comando (CM) constaba de dos estructuras básicas unidas entre sí: la estructura interna (carcasa de presión) y la estructura externa.

La estructura interior era una construcción de sándwich de aluminio que constaba de una piel interior de aluminio soldado, un núcleo de nido de abeja de aluminio unido con adhesivo y una lámina frontal exterior. El grosor del panal variaba desde alrededor de 1,5 pulgadas (3,8 cm) en la base hasta alrededor de 0,25 pulgadas (0,64 cm) en el túnel de acceso delantero. Esta estructura interna era el compartimento presurizado de la tripulación.

La estructura exterior estaba hecha de panal de abeja soldado de acero inoxidable soldado entre láminas frontales de aleación de acero. Varía en espesor de 0,5 pulgadas a 2,5 pulgadas. Parte del área entre las capas interior y exterior se rellenó con una capa de aislamiento de fibra de vidrio como protección adicional contra el calor.

( Wikipedia: módulo de comando/servicio de Apolo )

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