¿Tiene la radiación cósmica una 'dirección de origen' predominante?

Considerando algunos diseños especulativos, y estoy revisando opciones de protección contra la radiación. Parece que, además de durante la actividad de las erupciones solares, lo principal contra lo que hay que protegerse en el día a día es la radiación cósmica.

Ahora sé que los plásticos ricos en agua/hidrógeno son el material de protección ideal, pero es el lugar en el que estoy trabajando. Y me preguntaba si había alguna necesidad/beneficio de enfocar las capas de protección en un solo lugar, por ejemplo. si la radiación cósmica proviene predominantemente del núcleo galáctico, entonces podría salirse con la suya teniendo la mayor parte de su blindaje en el 'lado' que mira en esa dirección.

Fue solo un pensamiento. He visto datos contradictorios sobre esto, ninguno de los cuales parecía tan confiable, así que pensé en preguntar, ya que estoy seguro de que alguien conoce un documento real que ayudaría :)

Esto es muy relevante para Space Exploration SE, pero es posible que también haya algunas respuestas útiles en Astronomy SE . Podría ser una buena idea buscar allí algo útil.
Muy cierto, pero desafortunadamente no creo que pueda cruzar publicaciones y ya había usado este SE antes para otras preguntas. Aunque iré a echar un vistazo por allí.
Sí, diría que la pregunta definitivamente pertenece aquí debido a su relevancia para los vuelos espaciales tripulados, las naves espaciales y el diseño de misiones. Una posible estrategia sería como una pregunta puramente astronómica allí: "¿Distribución angular de los rayos cósmicos entre 1 y 2 AU por encima de 50 MeV?" y pregunte, en cambio, escuche "¿Han considerado o abordado alguna vez planes para proteger a los astronautas en misiones en el espacio profundo?". Estos podrían preguntarse en paralelo en los dos sitios e incluso pueden/deberían vincularse entre sí. Es lo que yo haría, pero soy un cartel de preguntas particularmente activo :-)
¿Dónde se pretende que opere esta nave? LEO, cerca de la Tierra pero fuera de los cinturones de Van Allen, ¿sistema solar interior, sistema solar exterior? En la mayor parte del sistema solar, la principal fuente de partículas es el Sol. Hay información relevante en physics.stackexchange.com/q/556945/123208
¿Es eso exacto? Las CME y otras provocan picos de radiación a corto plazo pero de alta intensidad, pero los rayos cósmicos del exterior del sistema solar son la amenaza constante (especialmente porque sus interacciones con el casco de una nave pueden causar ráfagas repentinas de radiación de alta energía).

Respuestas (1)

Las direcciones de los rayos cósmicos son algo anisotrópicas, pero creo que no lo suficiente como para poder explotar esto como protección.

Aquí están las diapositivas de una presentación que cita una anisotropía observada de aproximadamente 10 − 3 . Aquí hay un documento con algunos gráficos que usan datos de IceCube y IceTop, que nuevamente muestra anisotropías ∼ 10 − 3 . La búsqueda de 'anisotropía de rayos cósmicos' encontrará muchos resultados: acabo de elegir un par aquí.

Si está pensando en protegerse, entonces también debe considerar si el objeto que está protegiendo alguna vez podría girar con respecto a un marco de inercia, y tratarlo si lo hace. Lo más probable es que si se trata de una nave espacial o está conectado a un planeta, lo hará (pero si está conectado a un planeta, no necesita preocuparse tanto por las cosas que surgen debajo de usted).

Aunque estos resultados se aplican a los rayos cósmicos de alta energía, la isotropía de los rayos cósmicos de menor energía tiende a ser mayor. Esto se debe a que su radio de giro disminuye a medida que disminuye su energía, por lo que donde sea que comiencen desde su dirección se vuelve esencialmente aleatorio. De estas notas de clase , un protón con energía ≈ 1 T mi V , y dado un campo magnético de aproximadamente 10 − 4 GRAMO en el medio interplanetario local, el radio de giro es aproximadamente 20 a tu (el radio de la órbita de Urano es ≈ 20 a tu ). Entonces, solo los protones con energías significativamente mayores que esa pueden mantener su dirección una vez que ingresan al sistema solar. De estas notas de clase:

Las observaciones de los rayos cósmicos muestran que las direcciones de llegada son relativamente isotrópicas y, de hecho, cuanto menor es la energía (hasta 10 12 mi V ) cuanto más isotrópica sea la distribución de las direcciones de los rayos cósmicos.

Estos son para rayos cósmicos de energía extremadamente alta, cientos de TeV, lo que los hace menos relevantes porque son tan relativistas que son partículas ionizantes mínimas aunque causan espalación. No estoy seguro de que estas partículas isotrópicas de súper alta energía sean las que tienen más probabilidades de causar efectos en la salud, pero no estoy seguro. 1 GeV hasta 10 de MeV atravesará la pared de una cabina y se ionizará como loco a una energía más baja. ¿Es posible citar trabajos que identifiquen las energías con mayor probabilidad de causar problemas?
@uhoh: agregué una nota: las partículas de baja energía tienen radios de giro relativamente pequeños, por lo que su origen no tiene relación con su origen.
Sí, pero ese es mi punto; Los campos magnéticos tienen una dirección bien definida, por lo que la direccionalidad de los protones que importan podría desviarse mucho más que 1E-03 del azar. Sin embargo, no creo que eso signifique que vaya a haber un lugar mágico para colocar escudos; Tus conclusiones son ciertamente buenas.
@uhoh: no viajan a lo largo de las líneas del campo magnético: giran en espiral de alguna manera compleja. Citando las notas de la conferencia: 'Las observaciones de los rayos cósmicos muestran que las direcciones de llegada son relativamente isotrópicas y, de hecho, cuanto menor es la energía (hasta 10 12 mi V ) cuanto más isótropa sea la distribución de las direcciones de los rayos cósmicos».
Un campo orientado no alterará sus direcciones, no las hará aleatorias o isotrópicas . En cambio, puede ver una diferencia bastante sustancial en el flujo por unidad de ángulo sólido perpendicular a las líneas de campo frente a las paralelas. Podría ser una anisotropía sustancial, y posiblemente el flujo perpendicular por unidad de ángulo sólido sea más grande perpendicular a él, lo que significa que puede tener dos mínimos a lo largo de la dirección de las líneas de campo. Es un problema complicado porque el campo del sistema solar también se ve afectado por el viento solar.
@uhoh cierto, pero no han viajado a través de un campo con una única orientación bien definida: han viajado a través de muchos años luz de campos con muchas orientaciones. Sin embargo, tomaré la oración que comienza con 'observaciones'.
¿Tiene la radiación cósmica una 'dirección de origen' predominante?
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