Què tan perillosa és la radiació còsmica per als humans?

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

La terra és un bressol únic de tots els éssers vius. Protegits per la seva atmosfera i camp magnètic, no podem pensar en les amenaces de radiació, excepte les que creem amb les nostres pròpies mans. No obstant això, tots els projectes d'exploració espacial -a prop i llunyà- es troben invariablement amb el problema de la seguretat radiològica. L'espai és hostil a la vida. No ens esperen allà.

L'òrbita de l'Estació Espacial Internacional s'ha aixecat diverses vegades, i ara la seva alçada supera els 400 km. Això es va fer per tal d'allunyar el laboratori de vol de les denses capes de l'atmosfera, on les molècules de gas encara alenteixen força notablement el vol i l'estació està perdent alçada. Per no corregir massa sovint l'òrbita, seria bo pujar encara més l'estació, però això no es pot fer. El cinturó de radiació inferior (protons) comença a uns 500 km de la Terra. Un vol llarg dins de qualsevol dels cinturons de radiació (i n'hi ha dos) serà desastrós per a les tripulacions.

Cosmonauta-liquidador

No obstant això, no es pot dir que no hi hagi cap problema de seguretat radiològica a l'altitud a la qual vola actualment l'ISS. En primer lloc, a l'Atlàntic Sud hi ha una anomalia magnètica anomenada brasilera, o Atlàntic Sud. Aquí, el camp magnètic terrestre sembla que s'enfonsa i, amb ell, el cinturó de radiació inferior resulta estar més a prop de la superfície. I l'ISS encara la toca, volant en aquesta zona.

En segon lloc, l'home a l'espai està amenaçat per la radiació galàctica: un corrent de partícules carregades que corre des de totes direccions i a una velocitat tremenda, generada per explosions de supernoves o per l'activitat de púlsars, quàsars i altres cossos estel·lars anòmals. Algunes d'aquestes partícules són retingudes pel camp magnètic terrestre (que és un dels factors en la formació dels cinturons de radiació), mentre que l'altra part perd energia en xocs amb molècules de gas de l'atmosfera.

Alguna cosa arriba a la superfície de la Terra, de manera que un petit fons radioactiu és present al nostre planeta absolutament a tot arreu. De mitjana, una persona que viu a la Terra que no tracta les fonts de radiació rep una dosi d'1 milisievert (mSv) anualment. Un astronauta a l'ISS guanya entre 0,5 i 0,7 mSv. Cada dia!

Cinturons de radiació

Els cinturons de radiació terrestres són regions de la magnetosfera en les quals s'acumulen partícules carregades d'alta energia. El cinturó interior està format principalment per protons, l'exterior està format per electrons. L'any 2012, el satèl·lit de la NASA va descobrir un altre cinturó, que es troba entre els dos coneguts.

"Es pot fer una comparació interessant", diu Vyacheslav Shurshakov, cap del departament de seguretat radiològica dels cosmonautes de l'Institut de Problemes Biomèdics de l'Acadèmia Russa de Ciències, candidat de Ciències Físiques i Matemàtiques. - Es considera que la dosi anual admissible per a un empleat d'una central nuclear és de 20 mSv, 20 vegades més que la que rep una persona normal. Per als especialistes en resposta a emergències, aquestes persones especialment capacitades, la dosi màxima anual és de 200 mSv. Això ja és 200 vegades més que la dosi habitual i… pràcticament la mateixa quantitat que rep un astronauta que ha treballat a l'ISS durant un any".

Actualment, la medicina ha establert un límit de dosi màxim, que no es pot superar durant la vida d'una persona per tal d'evitar greus problemes de salut. Això és 1000 mSv, o 1 Sv. Així, fins i tot un empleat de la central nuclear amb els seus estàndards pot treballar tranquil·lament durant cinquanta anys sense preocupar-se de res.

L'astronauta, en canvi, esgotarà el seu límit en només cinc anys. Però, fins i tot havent volat quatre anys i guanyant els seus 800 mSv legals, difícilment se li permetrà fer un nou vol d'un any de durada, perquè hi haurà amenaça de superar el límit.

Un altre factor de risc de radiació a l'espai -explica Vyacheslav Shurshakov- és l'activitat del Sol, especialment les anomenades emissions de protons. En el moment d'una ejecció, en poc temps, un astronauta de l'ISS pot rebre 30 mSv addicionals. És bo que els esdeveniments de protons solars rarament es produeixin, 1-2 vegades en un cicle d'activitat solar d'11 anys. És dolent que aquests processos es produeixin estocàsticament, en un ordre aleatori, i siguin difícils de predir.

No recordo que la nostra ciència ens hagués avisat per endavant sobre l'alliberament imminent. Aquest no sol ser el cas. Els dosímetres de l'ISS mostren de sobte un augment de fons, trucem als especialistes del Sol i rebem la confirmació: sí, hi ha una activitat anòmala de la nostra estrella. És a causa dels esdeveniments de protons solars tan sobtats que mai sabem exactament quina dosi portarà l'astronauta amb ell del vol.

Partícules boges

Els problemes de radiació per a les tripulacions que van a Mart començaran tan aviat com la Terra. Un vaixell de 100 tones o més s'haurà d'accelerar durant molt de temps en òrbita terrestre baixa, i part d'aquesta trajectòria passarà dins dels cinturons de radiació. Ja no són hores, sinó dies i setmanes. A més, més enllà de la magnetosfera i la radiació galàctica en la seva forma original, moltes partícules carregades pesades, l'impacte de les quals sota el "paraigua" del camp magnètic de la Terra es sent poc.

"El problema és", diu Vyacheslav Shurshakov, "que l'efecte de les partícules sobre els òrgans crítics del cos humà (per exemple, el sistema nerviós) s'ha estudiat poc avui. Potser la radiació farà que l'astronauta perdi la memòria, provoqui reaccions conductuals anormals i agressió. I és molt probable que aquests efectes no estiguin relacionats amb la dosi. Fins que no s'hagin acumulat prou dades sobre l'existència d'organismes vius fora del camp magnètic de la Terra, és molt arriscat fer llargues expedicions espacials".

Quan els experts en seguretat radiològica suggereixen que els dissenyadors de naus espacials augmenten la bioseguretat, responen a una pregunta aparentment força racional: Quin és el problema? Algun cosmonaute va morir de radiació? Malauradament, les dosis de radiació rebudes a bord ni tan sols les naus estel·lars del futur, però l'ISS habitual, tot i que s'ajusten als estàndards, no són gens inofensius.

Per alguna raó, els cosmonautes soviètics mai es van queixar de la seva vista; pel que sembla, tenien por per les seves carreres, però les dades nord-americanes mostren clarament que la radiació còsmica augmenta el risc de cataractes i opacitats de les lents. Les anàlisis de sang dels astronautes mostren un augment de les aberracions cromosòmiques en els limfòcits després de cada vol espacial, que es considera un marcador tumoral en medicina. En general, es va concloure que rebre una dosi permesa d'1 Sv durant tota la vida escurça la vida en tres anys de mitjana.

Riscos lunars

Un dels arguments "forts" dels partidaris de la "conspiració lunar" és l'afirmació que creuar els cinturons de radiació i estar a la Lluna, on no hi ha camp magnètic, provocaria la mort inevitable dels astronautes per la malaltia de les radiacions. Els astronautes nord-americans van haver de creuar realment els cinturons de radiació de la Terra: protons i electrònics. Però això va passar només unes poques hores, i les dosis rebudes per les tripulacions de l'Apol·lo durant les missions van resultar ser significatives, però comparables a les que van rebre els antics de l'ISS. "Per descomptat, els nord-americans van tenir sort", diu Vyacheslav Shurshakov, "després de tot, no va passar ni un sol esdeveniment de protons solars durant els seus vols. Si això succeís, els astronautes rebrien dosis subletals, no 30 mSv, sinó 3 Sv.

Mulla't les tovalloles

"Nosaltres, especialistes en el camp de la seguretat radiològica", diu Vyacheslav Shurshakov, "insistim a reforçar la protecció de les tripulacions. Per exemple, a l'ISS, els més vulnerables són les cabines dels cosmonautes, on descansen. No hi ha massa addicional allà i només una paret metàl·lica de diversos mil·límetres de gruix separa una persona de l'espai exterior. Si reduïm aquesta barrera a l'equivalent d'aigua acceptat en radiologia, és només 1 cm d'aigua.

Per comparar: l'atmosfera terrestre, sota la qual ens amaguem de la radiació, equival a 10 m d'aigua. Recentment vam proposar protegir les cabines dels astronautes amb una capa addicional de tovalloles i tovallons mullats amb aigua, que reduiria molt els efectes de la radiació. S'estan desenvolupant fàrmacs per protegir contra la radiació, tot i que encara no s'utilitzen a l'ISS.

Potser, en el futur, utilitzant els mètodes de la medicina i l'enginyeria genètica, podrem millorar el cos humà perquè els seus òrgans crítics siguin més resistents als factors de radiació. Però en qualsevol cas, sense una atenció especial de la ciència a aquest problema, es pot oblidar dels vols espacials de llarga distància.