¿Por qué no podemos usar el mismo blindaje contra la radiación en Marte que usamos cuando fuimos a la Luna?

Tenga en cuenta que esto está algo relacionado con esta pregunta, pero aquí estoy preguntando específicamente sobre la idoneidad de usar el blindaje existente para viajar a Marte.

Se trata de este artículo y video titulado "Los científicos pasaron por alto un problema importante con ir a Marte, y temen que podría ser una misión suicida" aquí en Business Insider .

El artículo dice que:

Ir a Marte puede ser más peligroso de lo que pensábamos. El principal problema es la radiación espacial de alta energía. Los científicos saben que los rayos cósmicos pueden dañar el ADN. Simplemente habían pasado por alto lo mal que podía ponerse.

Un equipo volvió a examinar cómo el ADN dañado puede causar cáncer. Luego estimaron los niveles de exposición a la radiación en el espacio y en Marte. Sus resultados son devastadores.

El riesgo de cáncer en Marte es el doble de lo que se pensaba anteriormente.

Todo se reduce a cómo el ADN dañado se propaga por todo el cuerpo. Un estudio detallado en ratones revela un lado siniestro de la radiación. El ADN dañado no se mantiene solo.

Envía señales a las células sanas cercanas, lo que provoca que las células sanas muten, lo que podría causar más cáncer.

La protección proporcionada por el campo magnético de la Tierra, a la que se hace referencia en el artículo, es a través de los cinturones de Van Allen (mantenidos en su lugar por el campo magnético de la Tierra) que atrapan los rayos cósmicos y las partículas de alta energía del Sol.

Teniendo en cuenta que la Luna y Marte están completamente fuera de los cinturones de Van Allen (a diferencia de la ISS que está debajo de los cinturones), debemos haber tenido algún escudo contra la radiación (relativamente liviano) cuando viajamos a la luna.

Por lo tanto, estaba pensando que este blindaje podría, por ejemplo, enviarse a Marte por adelantado (por ejemplo, en algún tipo de nave de suministro tripulada por robots).

Es cierto que esto requeriría que los astronautas en Marte siempre tuvieran que permanecer dentro de estructuras construidas con dicho blindaje (excepto por momentos relativamente breves como se hizo durante el alunizaje). Esto no suena muy inusual para mí sin embargo.

Así que la pregunta que me gustaría hacer:

¿Por qué la radiación es un problema cuando viajamos o vivimos en Marte cuando podemos usar el mismo blindaje que se ha usado antes? Es decir, ¿qué hace que las tecnologías de protección existentes no sean adecuadas?

Una gran diferencia es que un viaje a la Luna tomó algunos días. Un viaje a Marte llevaría meses.
El escudo contra la radiación que usamos para ir a la Luna era básicamente "observar el Sol y esperar que podamos detectar una llamarada solar a tiempo para cancelar el lanzamiento".
Otra diferencia es que simplemente no nos importaba tanto en ese entonces.

Respuestas (2)

La exposición a la radiación es un riesgo acumulativo. Cuanta más radiación reciba, más probabilidades tendrá de desarrollar cáncer.

Las misiones Apolo no tardaron más de dos semanas en completarse; los astronautas que volaron esas misiones aceptaron esa dosis de radiación con los riesgos para la salud que conlleva.

Una misión tripulada a Marte tomará, como mínimo, meses de viaje. Para los planes de misión más eficientes en combustible, el tiempo total, incluida la estadía en Marte, es de aproximadamente 32 meses. Así que estamos considerando entre 50 y 100 veces la cantidad de exposición a la radiación.

Además, una llamarada solar que ocurra durante el viaje podría debilitar inmediatamente o ser letal para la tripulación . Las bengalas de ese tipo son poco frecuentes, por lo que se aceptó el riesgo para Apolo, pero nuevamente, con la ventana de viaje más larga de una misión a Marte, las posibilidades de encontrar una bengala de este tipo son mucho mayores.

universetoday.com/107093/… da algunos detalles. tl; dr: el viaje completo da 1 Sv o 5% de probabilidad de cáncer fatal, mientras que las pautas de la NASA son mantener el riesgo por debajo del 3%.
El detrimento combinado de los efectos estocásticos (exceso de cáncer y efectos hereditarios) es de alrededor del 5 % por Sv. De hecho, el valor actual para el cáncer que utilizamos en protección radiológica es de 4,1 %/Sv para adultos [ICRP 2007]. El valor utilizado anteriormente era 4,8 % [ICRP 1990].
@Loong El efecto por Sv solo se observa para la exposición durante un tiempo muy pequeño.

Además de lo que dice Russell Borogove sobre el riesgo acumulativo, está operando bajo una suposición falsa: que había protección en las cápsulas de Apolo.

No sólo las cápsulas Apolo no tenían blindaje, sino que el blindaje se consideraba indeseable . Hay dos amenazas principales de radiación en el espacio: los rayos cósmicos y las erupciones solares.

Su "defensa" contra las erupciones solares era lanzarse cuando no se esperaban. Si una bengala hubiera clavado una cápsula Apolo, habríamos perdido a la tripulación. Los propulsores simplemente no eran lo suficientemente potentes para levantar la masa necesaria.

Los rayos cósmicos tienen una dosis mucho más baja, pero son partículas de muy, muy alta energía y protegerse contra ellos es difícil. Hacer un mal trabajo es en realidad peor que no hacer nada. La cuestión es que se calientan lo suficiente como para atravesarlo, la mayor parte de la energía permanece en la partícula. Ponga un escudo inadecuado en el camino y esa partícula suelta a otras, que sueltan a otras, obtiene una lluvia completa de partículas de energía mucho más baja y su cuerpo realmente absorbe la energía que atraviesa el escudo.

Protegerse contra ellos es mucho más difícil que protegerse contra las erupciones solares. Contra las erupciones solares, al menos podemos arreglar las cosas para que toda la masa adicional que transportan (comida, combustible, etc.) quede entre ellos y el sol. Sin embargo, un escudo que puede detener los rayos cósmicos es simplemente poco práctico para levantar en cualquier cohete químico, punto.

¿Estabas posiblemente pensando en Bremsstrahlung ? En ese caso, creo que su descripción de una "lluvia de partículas" es incorrecta.
@DevSolar Para partículas de alta energía que ingresan a la materia densa, Bremsstrahlung se une a la producción de pares , y ambos juntos crean lluvias de partículas . Creo que eso es lo que Loren estaba pensando. Un problema conocido en el blindaje contra la radiación (un blindaje delgado podría ser peor que ningún blindaje).
@Dubu: la página de la NASA de 2005 establece que la exposición plausible a las llamaradas solares para Apollo CM es subletal, "menos de 35 rem en los órganos formadores de sangre del astronauta". ¿Está esto desactualizado por la investigación de radiación más reciente?
No, no quiere decir bremsstrahlung ni producción de pares, siendo ambos procesos en los que se necesita materia, pero no influenciados por las partículas. Los rayos cósmicos de alta energía son principalmente protones, que rompen los núcleos de cualquier materia en pedazos. La energía / impulso se comparte con esas piezas, lo que da como resultado una lluvia de partículas con mucha energía.
¿Qué hay de imitar el campo magnético de la Tierra con electroimanes?
@Michael El campo magnético de la Tierra mantiene los cinturones de Van Allen en su lugar que hacen el trabajo de protección. El campo magnético artificial necesitaría recoger algo de materia para actuar como escudo, el campo en sí mismo no sería suficiente (y creo que recoger materia en el espacio sería la parte problemática).
@Pavel: el artículo de Wiki sobre el cinturón de Van Allen hace que parezca que el campo magnético hace el trabajo real. Las partículas simplemente terminan atrapadas en el cinturón (supongo que no son lo suficientemente numerosas como para bloquear mucho por sí mismas, de lo contrario tendríamos problemas para ver a través de ellas).
@Michael hay un proyecto que va en esa dirección . Sin embargo, parece estar inactivo ahora. Yo diría que los superconductores necesarios son más livianos que un enorme escudo de plomo; OTOH, probablemente sea mucho más difícil hacer que funcionen correctamente.
@Pavel Prefiero ponerlo de esta manera: los cinturones de Van Allen son un efecto secundario de las propiedades de captura de partículas de un campo magnético .
@Michael Las técnicas de protección magnética y electromagnética pueden proteger contra las energías de las erupciones solares, pero solo contra los rayos cósmicos de menor energía. Al menos no empeoran las cosas cuando no logran detener a uno también. (Y los escudos electromagnéticos en realidad reducen la energía de los que pasan).