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Amenaza para la salud por los rayos cósmicos

Las amenazas a la salud de los rayos cósmicos son los peligros que representan para los astronautas en misiones interplanetarias o cualquier misión que se aventure a través de los cinturones de Van-Allen o fuera de la magnetosfera de la Tierra . [1] [2] Son una de las mayores barreras que se interponen en el camino de los planes de viajes interplanetarios en naves espaciales tripuladas , [3] [4] [5] pero los riesgos para la salud de la radiación espacial también ocurren en misiones en órbita terrestre baja, como la Estación Espacial Internacional (ISS). [6]

En octubre de 2015, la Oficina del Inspector General de la NASA emitió un informe sobre riesgos para la salud relacionados con la exploración espacial , incluida una misión humana a Marte . [7] [8]

El entorno de radiación del espacio profundo

Fuentes de radiaciones ionizantes en el espacio interplanetario.

El entorno de radiación del espacio profundo es diferente del de la superficie de la Tierra o de la órbita terrestre baja , debido al flujo mucho mayor de rayos cósmicos galácticos (GCR) de alta energía, junto con la radiación de eventos de protones solares (SPE) y la radiación. cinturones .

Los rayos cósmicos galácticos (GCR) están formados por protones de alta energía (85%), partículas alfa (14%) y otros núcleos de alta energía ( iones HZE ). [1] Las partículas energéticas solares consisten principalmente en protones acelerados por el Sol a altas energías a través de la proximidad a erupciones solares y eyecciones de masa coronal . Los iones pesados, los protones de baja energía y las partículas de helio son formas de radiación altamente ionizantes que producen daños biológicos distintos en comparación con los rayos X y los rayos gamma.

La deposición microscópica de energía de partículas altamente ionizantes consiste en una trayectoria de radiación central debida a las ionizaciones directas de la partícula y los electrones de baja energía producidos en la ionización, y una penumbra de electrones de mayor energía que pueden extenderse cientos de micrones desde la trayectoria de las partículas en el tejido. La pista del núcleo produce grupos extremadamente grandes de ionizaciones en unos pocos nanómetros , lo que es cualitativamente distinto de la deposición de energía por rayos X y rayos gamma ; por lo tanto, los datos epidemiológicos humanos que sólo existen para estas últimas formas de radiación son limitados a la hora de predecir los riesgos para la salud de la radiación espacial para los astronautas.

Los cinturones de radiación están dentro de la magnetosfera de la Tierra y no ocurren en el espacio profundo, mientras que las dosis equivalentes en órganos en la Estación Espacial Internacional están dominadas por radiación GCR no atrapada. La deposición de energía microscópica en células y tejidos es distinta para el GCR en comparación con los rayos X en la Tierra, lo que genera diferencias tanto cualitativas como cuantitativas en los efectos biológicos, mientras que no hay datos epidemiológicos humanos para el GCR para el cáncer y otros riesgos fatales.

El ciclo solar es un período de aproximadamente 11 años de actividad solar variable, incluido el máximo solar donde el viento solar es más fuerte y el mínimo solar donde el viento solar es más débil. Los rayos cósmicos galácticos crean una dosis de radiación continua en todo el Sistema Solar que aumenta durante el mínimo solar y disminuye durante el máximo solar ( actividad solar ). Los cinturones de radiación interior y exterior son dos regiones de partículas atrapadas por el viento solar que luego se aceleran por la interacción dinámica con el campo magnético de la Tierra. Si bien siempre es alta, la dosis de radiación en estos cinturones puede aumentar dramáticamente durante las tormentas y subtormentas geomagnéticas . Los eventos de protones solares (SPE) son ráfagas de protones energéticos acelerados por el Sol. Ocurren relativamente raramente y pueden producir niveles de radiación extremadamente altos. Sin un blindaje grueso, los SPE son lo suficientemente fuertes como para causar envenenamiento agudo por radiación y la muerte. [9]

La vida en la superficie de la Tierra está protegida de los rayos cósmicos galácticos por una serie de factores:

  1. La atmósfera de la Tierra es opaca a los rayos cósmicos primarios con energías inferiores a aproximadamente 1 gigaelectrón voltio (GeV), por lo que sólo la radiación secundaria puede alcanzar la superficie. La radiación secundaria también se ve atenuada por la absorción en la atmósfera, así como por la desintegración radiactiva en el vuelo de algunas partículas, como los muones. Las partículas que llegan desde una dirección alejada del cenit se atenúan especialmente. La población mundial recibe un promedio de 0,4 mili sieverts (mSv) de radiación cósmica anualmente (aparte de otras fuentes de exposición a la radiación como el radón inhalado) debido al blindaje atmosférico. A 12 km de altitud, por encima de la mayor parte de la protección de la atmósfera , la radiación como tasa anual aumenta a 20 mSv en el ecuador y a 50-120 mSv en los polos, variando entre las condiciones solares máximas y mínimas. [10] [11] [12]
  2. Las misiones más allá de la órbita terrestre baja transitan por los cinturones de radiación de Van Allen . Por lo tanto, es posible que sea necesario protegerlos contra la exposición a los rayos cósmicos, la radiación de Van Allen o las erupciones solares. La región entre dos y cuatro radios terrestres se encuentra entre los dos cinturones de radiación y a veces se la denomina "zona segura". [13] [14] Consulte las implicaciones de los cinturones de Van Allen para los viajes espaciales para obtener más información.
  3. El campo magnético interplanetario , incrustado en el viento solar , también desvía los rayos cósmicos. Como resultado, los flujos de rayos cósmicos dentro de la heliopausa están inversamente correlacionados con el ciclo solar . [15]
  4. La radiación electromagnética creada por relámpagos en nubes de sólo unos pocos kilómetros de altura puede crear una zona segura en los cinturones de radiación de Van Allen que rodean la Tierra. Esta zona, conocida como "ranura del cinturón de Van Allen", puede ser un refugio seguro para los satélites en órbitas terrestres medias (MEO), protegiéndolos de la intensa radiación del Sol . [16] [17] [18]

Como resultado, la entrada de energía de los GCR a la atmósfera es insignificante (alrededor de 10 −9 de la radiación solar ), aproximadamente la misma que la luz de las estrellas. [19]

De los factores anteriores, todos menos el primero se aplican a las naves en órbita terrestre baja , como el transbordador espacial y la Estación Espacial Internacional . Las exposiciones en la ISS promedian 150 mSv por año, aunque las frecuentes rotaciones de la tripulación minimizan el riesgo individual. [20] Los astronautas de las misiones Skylab recibieron una media de 1,4 mSv/día. [20] Dado que la duración de las misiones Skylab fue de días y meses, respectivamente, en lugar de años, las dosis involucradas fueron menores de lo que se esperaría en futuras misiones a largo plazo, como a un asteroide cercano a la Tierra o a Marte [3] (a menos que se pueda proporcionar mucho más blindaje).

El 31 de mayo de 2013, los científicos de la NASA informaron que una posible misión humana a Marte [3] podría implicar un gran riesgo de radiación debido a la cantidad de radiación de partículas energéticas detectada por el detector de evaluación de radiación (RAD) del Mars Science Laboratory mientras viajaba desde el Tierra a Marte en 2011-2012. [21] [22] [23] Sin embargo, la dosis absorbida y la dosis equivalente para una misión a Marte fueron predichas a principios de la década de 1990 por Badhwar, Cucinotta y otros (ver, por ejemplo, Badhwar, Cucinotta et al., Radiation Research vol. 138 , 201–208, 1994) y el resultado del experimento MSL son en gran medida consistentes con estas predicciones anteriores.

Efectos sobre la salud humana

La comparación de dosis de radiación incluye la cantidad detectada en el viaje de la Tierra a Marte por el RAD en el MSL (2011-2013). [21] [22] [23] La escala del eje y está en escala logarítmica . Por ejemplo, la exposición de 6 meses a bordo de la ISS es aproximadamente un factor 10 mayor que la de una tomografía computarizada abdominal.

Los posibles efectos agudos y crónicos sobre la salud de la radiación espacial, al igual que con otras exposiciones a radiaciones ionizantes, implican daño directo al ADN, efectos indirectos debido a la generación de especies reactivas de oxígeno y cambios en la bioquímica de las células y tejidos, que pueden alterar la transcripción genética. y el microambiente del tejido además de producir mutaciones en el ADN. Los efectos agudos (o de radiación temprana) resultan de altas dosis de radiación, y es más probable que ocurran después de eventos de partículas solares (SPE). [24] Los efectos crónicos probables de la exposición a la radiación espacial incluyen tanto eventos estocásticos como la carcinogénesis por radiación [25] como efectos degenerativos deterministas en los tejidos. Sin embargo, hasta la fecha, la única patología asociada con la exposición a la radiación espacial es un mayor riesgo de cataratas por radiación entre el cuerpo de astronautas. [26] [27]

La amenaza para la salud depende del flujo, el espectro energético y la composición nuclear de la radiación. El flujo y el espectro de energía dependen de una variedad de factores: clima solar a corto plazo, tendencias a largo plazo (como un aumento aparente desde la década de 1950 [28] ) y posición en el campo magnético del Sol. Estos factores no se comprenden completamente. [29] [30] El Experimento sobre el entorno de radiación de Marte (MARIE) se lanzó en 2001 para recopilar más datos. Se estima que los seres humanos sin protección en el espacio interplanetario recibirían anualmente aproximadamente entre 400 y 900 mSv (en comparación con los 2,4 mSv en la Tierra) y que una misión a Marte (12 meses de vuelo y 18 meses en Marte) podría exponer a los astronautas protegidos a aproximadamente entre 500 y 1.000 mSv. . [28] Estas dosis se acercan a los límites profesionales de 1 a 4 Sv recomendados por el Consejo Nacional de Protección y Mediciones Radiológicas (NCRP) para actividades en órbita terrestre baja en 1989, y las recomendaciones más recientes del NCRP de 0,5 a 2 Sv en 2000 basadas en datos actualizados. información sobre factores de conversión de dosis a riesgo. Los límites de dosis dependen de la edad de exposición y del sexo debido a la diferencia en la susceptibilidad con la edad, los riesgos adicionales de cáncer de mama y de ovario para las mujeres y la variabilidad de los riesgos de cáncer, como el cáncer de pulmón, entre hombres y mujeres. Un estudio de laboratorio realizado en 2017 en ratones estima que el riesgo de desarrollar cáncer debido a la exposición a la radiación de los rayos cósmicos galácticos (GCR) después de una misión a Marte podría ser dos veces mayor de lo que los científicos pensaban anteriormente. [31] [32]

Los efectos biológicos cuantitativos de los rayos cósmicos son poco conocidos y son objeto de investigaciones en curso. Se están llevando a cabo varios experimentos, tanto en el espacio como en la Tierra, para evaluar el grado exacto de peligro. Además, el impacto del entorno de microgravedad espacial en la reparación del ADN ha confundido en parte la interpretación de algunos resultados. [33] Los experimentos realizados durante los últimos 10 años han mostrado resultados tanto superiores como inferiores a los previstos por los factores de calidad actuales utilizados en la protección radiológica, lo que indica que existen grandes incertidumbres.

Experimentos realizados en 2007 en el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA (NSRL) del Laboratorio Nacional Brookhaven sugieren que el daño biológico debido a una determinada exposición es en realidad aproximadamente la mitad de lo que se había estimado anteriormente: específicamente, sugirió que los protones de baja energía causan más daño que los de alta energía. [34] Esto se explica por el hecho de que las partículas más lentas tienen más tiempo para interactuar con las moléculas del cuerpo. Esto puede interpretarse como un resultado aceptable para los viajes espaciales, ya que las células afectadas acaban con una mayor deposición de energía y tienen más probabilidades de morir sin proliferar y convertirse en tumores. Esto contrasta con el dogma actual sobre la exposición a la radiación de las células humanas, que considera que la radiación de menor energía tiene un mayor factor de ponderación para la formación de tumores. La eficacia biológica relativa (RBE) depende del tipo de radiación descrito por el número de carga de las partículas, Z, y la energía cinética por uma, E, y varía según el tipo de tumor, con datos experimentales limitados que sugieren que la leucemia tiene el RBE más bajo, los tumores de hígado el RBE más alto. y datos experimentales limitados o nulos sobre RBE disponibles para los cánceres que dominan los riesgos de cáncer humano, incluidos los cánceres de pulmón, estómago, mama y vejiga . Se han realizado estudios de tumores de glándulas de Harder en una sola cepa de ratones hembra con varios iones pesados; sin embargo, no está claro qué tan bien la RBE para este tipo de tumor representa la RBE para cánceres humanos como los de pulmón, estómago, mama y vejiga, ni cómo la RBE cambia con el sexo y los antecedentes genéticos.

Parte de la misión de un año de duración de la ISS es determinar los impactos en la salud de la exposición a los rayos cósmicos durante el transcurso de un año a bordo de la Estación Espacial Internacional . Sin embargo, los tamaños de muestra para estimar con precisión los riesgos para la salud directamente a partir de las observaciones de la tripulación para los riesgos preocupantes (cáncer, cataratas, cambios cognitivos y de memoria, riesgos tardíos del SNC, enfermedades circulatorias, etc.) son grandes (normalmente >>10 personas) y necesariamente involucran largos tiempos de observación post-misión (>10 años). El pequeño número de astronautas en la ISS y la duración limitada de las misiones imponen límites estadísticos a la precisión de las predicciones de riesgo. De ahí la necesidad de realizar investigaciones terrestres para predecir los riesgos para la salud de los rayos cósmicos. Además, los requisitos de seguridad radiológica exigen que se comprendan adecuadamente los riesgos antes de que los astronautas incurran en riesgos importantes, y que se desarrollen métodos para mitigarlos si es necesario.

Al observar estas limitaciones, un estudio publicado en Scientific Reports examinó a 301 astronautas estadounidenses y 117 cosmonautas soviéticos y rusos, y no encontró ningún aumento mensurable en la mortalidad por cáncer en comparación con la población general a lo largo del tiempo. [35] [36] Un estudio anterior de 1998 llegó a conclusiones similares, sin un aumento estadísticamente significativo del cáncer entre los astronautas en comparación con el grupo de referencia. [37] Véase Carcinogénesis por radiación de vuelos espaciales para obtener más detalles sobre los riesgos de cáncer.

Sistema nervioso central

Los hipotéticos efectos tempranos y tardíos sobre el sistema nervioso central son de gran preocupación para la NASA y un área de activo interés de investigación actual. Se postula que los efectos a corto y largo plazo de la exposición del SNC a la radiación cósmica galáctica probablemente planteen riesgos neurológicos significativos para la salud de los viajes espaciales humanos a largo plazo. [38] [39] Las estimaciones sugieren una exposición considerable a iones pesados ​​de alta energía (HZE), así como a protones y radiación secundaria durante Marte o misiones lunares prolongadas, con estimaciones de dosis efectivas para todo el cuerpo que oscilan entre 0,17 y más de 1,0 Sv. [40] Dado el alto potencial de transferencia de energía lineal de tales partículas, es probable que muera una proporción considerable de las células expuestas a la radiación HZE. Según los cálculos de las fluencias de iones pesados ​​durante los vuelos espaciales, así como de varios modelos celulares experimentales, hasta un 5% de las células de un astronauta podrían morir durante tales misiones. [41] [42] Con respecto a las células en regiones críticas del cerebro , hasta el 13% de dichas células pueden ser atravesadas al menos una vez por un ion de hierro durante una misión de tres años a Marte. [3] [43] Varios astronautas del Apolo informaron haber visto destellos de luz , aunque los mecanismos biológicos precisos responsables no están claros. Las vías probables incluyen interacciones de iones pesados ​​con fotorreceptores de la retina [44] y radiación de Cherenkov resultante de interacciones de partículas dentro del humor vítreo . [45] Este fenómeno ha sido replicado en la Tierra por científicos de varias instituciones. [46] [47] Como la duración de los vuelos Apolo más largos fue de menos de dos semanas, los astronautas tuvieron exposiciones acumulativas limitadas y un riesgo bajo correspondiente de carcinogénesis por radiación . Además, sólo había 24 astronautas de este tipo, lo que hacía problemático el análisis estadístico de los posibles efectos sobre la salud.

En la discusión anterior, las dosis equivalentes se indican en unidades de Sievert (Sv); sin embargo, el Sv es una unidad para comparar los riesgos de cáncer de diferentes tipos de radiación ionizante. Para los efectos en el SNC, las dosis absorbidas en Gy son más útiles, mientras que la EBR para los efectos en el SNC no se conoce bien. Además, afirmar un riesgo "hipotético" es problemático, mientras que las estimaciones del riesgo de radiación espacial para el SNC se han centrado en gran medida en los perjuicios tempranos y tardíos para la memoria y la cognición (por ejemplo, Cucinotta, Alp, Sulzman y Wang, Life Sciences in Space Research, 2014).

El 31 de diciembre de 2012, un estudio apoyado por la NASA informó que los vuelos espaciales tripulados pueden dañar el cerebro de los astronautas y acelerar la aparición de la enfermedad de Alzheimer . [48] ​​[49] [50] Esta investigación es problemática debido a muchos factores, incluida la intensidad a la que los ratones fueron expuestos a la radiación, que excede con creces las tasas normales de misión.

Una revisión de la radiobiología espacial del SNC realizada por Cucinotta, Alp, Sulzman y Wang (Life Sciences in Space Research, 2014) resume los estudios de investigación en animales pequeños sobre cambios en la cognición y la memoria, la neuroinflamación, la morfología de las neuronas y la neurogénesis alterada en el hipocampo. . Los estudios que utilizan radiación espacial simulada en animales pequeños sugieren que podrían producirse perjuicios cognitivos temporales o a largo plazo durante una misión espacial de larga duración. Se producen cambios en la morfología de las neuronas en el hipocampo y la corteza prefrontal del ratón con iones pesados ​​en dosis bajas (<0,3 Gy). Los estudios en ratones y ratas sobre neuroinflamación crónica y cambios de comportamiento muestran resultados variables en dosis bajas (~0,1 Gy o menos). Se necesita más investigación para comprender si tales perjuicios cognitivos inducidos por la radiación espacial ocurrirían en los astronautas y si afectarían negativamente una misión a Marte.

Las dosis acumuladas de iones pesados ​​en el espacio son bajas, de modo que las células y los componentes críticos recibirán solo 0 o 1 recorrido de partículas. La dosis acumulada de iones pesados ​​para una misión a Marte cerca del mínimo solar sería de ~0,05 Gy y menor para misiones en otros momentos del ciclo solar. Esto sugiere que no se producirán efectos de tasa de dosis para los iones pesados ​​siempre que las dosis totales utilizadas en los estudios experimentales sean razonablemente pequeñas (<~0,1 Gy). En dosis mayores (>~0,1 Gy), las células y los componentes celulares críticos podrían recibir más de un recorrido de partículas, lo que no refleja el entorno del espacio profundo para misiones de duración prolongada, como una misión a Marte. Una suposición alternativa sería si el microambiente de un tejido se modifica mediante un efecto de señalización de largo alcance o un cambio en la bioquímica, por lo que el paso de una partícula a algunas células modifica la respuesta de otras células no atravesadas por partículas. Hay evidencia experimental limitada, especialmente para los efectos en el sistema nervioso central, disponible para evaluar esta suposición alternativa.

Prevención

Blindaje de naves espaciales

El blindaje estándar de las naves espaciales, integrado en el diseño del casco, es una fuerte protección contra la mayor parte de la radiación solar, pero frustra este propósito con los rayos cósmicos de alta energía, ya que simplemente los divide en lluvias de partículas secundarias. Esta lluvia de partículas secundarias y fragmentadas puede reducirse mediante el uso de hidrógeno o elementos ligeros como protección.

El blindaje material puede ser efectivo contra los rayos cósmicos galácticos, pero un blindaje delgado en realidad puede empeorar el problema para algunos de los rayos de mayor energía, porque un mayor blindaje causa una mayor cantidad de radiación secundaria , aunque un blindaje grueso también podría contrarrestarla. [51] Se cree que las paredes de aluminio de la ISS, por ejemplo, producen una reducción neta en la exposición a la radiación. Sin embargo, en el espacio interplanetario se cree que una delgada protección de aluminio daría un aumento neto en la exposición a la radiación, pero disminuiría gradualmente a medida que se agregue más protección para capturar la radiación secundaria generada. [52] [53]

Los estudios de protección contra la radiación espacial deben incluir protección equivalente a tejido o agua junto con el material de protección en estudio. Esta observación se comprende fácilmente si se observa que el promedio de autoprotección tisular de los órganos sensibles es de aproximadamente 10 cm, y que la radiación secundaria producida en el tejido, como los protones de baja energía, el helio y los iones pesados, tiene una alta transferencia de energía lineal (LET) y hace que contribuciones significativas (>25%) al daño biológico general causado por el GCR. Los estudios de aluminio, polietileno, hidrógeno líquido u otros materiales de protección implicarán radiación secundaria que no refleja la radiación secundaria producida en el tejido, de ahí la necesidad de incluir un blindaje equivalente al tejido en los estudios de eficacia del blindaje contra la radiación espacial.

Se están estudiando varias estrategias para mejorar los efectos de este peligro de radiación para los vuelos espaciales interplanetarios tripulados planificados:

También serían necesarias disposiciones especiales para proteger contra un evento de protones solares, que podría aumentar los flujos a niveles que matarían a una tripulación en horas o días en lugar de meses o años. Las posibles estrategias de mitigación incluyen proporcionar un pequeño espacio habitable detrás del suministro de agua de una nave espacial o con paredes particularmente gruesas o brindar una opción para abortar el entorno protector proporcionado por la magnetosfera de la Tierra. La misión Apolo utilizó una combinación de ambas estrategias. Al recibir la confirmación de un SPE, los astronautas se trasladarían al Módulo de Comando, que tenía paredes de aluminio más gruesas que el Módulo Lunar, y luego regresarían a la Tierra. Más tarde se determinó, a partir de mediciones tomadas por instrumentos volados en el Apolo, que el Módulo de Comando habría proporcionado suficiente protección para evitar daños importantes a la tripulación. [ cita necesaria ]

Ninguna de estas estrategias proporciona actualmente un método de protección que se sepa que es suficiente [59] y al mismo tiempo se ajusta a las probables limitaciones sobre la masa de la carga útil a los precios de lanzamiento actuales (alrededor de 10.000 dólares/kg). Científicos como el profesor emérito de la Universidad de Chicago, Eugene Parker, no son optimistas en cuanto a que se pueda resolver pronto. [59] Para el blindaje masivo pasivo, la cantidad requerida podría ser demasiado pesada para ser transportada al espacio de manera asequible sin cambios en la economía (como un hipotético lanzamiento espacial sin cohetes o el uso de recursos extraterrestres): muchos cientos de toneladas métricas para una tripulación de tamaño razonable. compartimiento. Por ejemplo, un estudio de diseño de la NASA para una ambiciosa estación espacial de gran tamaño previó 4 toneladas métricas por metro cuadrado de blindaje para reducir la exposición a la radiación a 2,5 mSv al año (± un factor de incertidumbre de 2), menos que las decenas de milisieverts o más en algunos países. pobladas áreas de alta radiación natural de fondo en la Tierra, pero la masa pura para ese nivel de mitigación se consideró práctica solo porque implicaba construir primero un impulsor de masa lunar para lanzar material. [51]

Se han considerado varios métodos de protección activa que podrían ser menos masivos que el blindaje pasivo, pero siguen siendo especulativos. [52] [60] [61] Dado que el tipo de radiación que penetra más a través de un blindaje de material grueso, en las profundidades del espacio interplanetario, son los núcleos con carga positiva de GeV, se ha propuesto un campo electrostático repulsivo, pero esto tiene problemas que incluyen inestabilidades del plasma y la potencia. Se necesita un acelerador que impida constantemente que la carga sea neutralizada por los electrones del espacio profundo. [62] Una propuesta más común es el blindaje magnético generado por superconductores (o corrientes de plasma). Una de las dificultades de esta propuesta es que, para un sistema compacto, se podrían requerir campos magnéticos de hasta 10 a 20 teslas alrededor de una nave espacial tripulada, más que los varios teslas de las máquinas de resonancia magnética . Campos tan elevados pueden producir dolores de cabeza y migrañas en pacientes con resonancia magnética, y no se ha estudiado la exposición prolongada a dichos campos. Los diseños de electroimanes opuestos podrían cancelar el campo en las secciones de la tripulación de la nave espacial, pero requerirían más masa. También es posible utilizar una combinación de un campo magnético con un campo electrostático, teniendo la nave espacial una carga total cero. En teoría, el diseño híbrido mejoraría los problemas, pero sería complejo y posiblemente inviable. [52]

Parte de la incertidumbre es que el efecto de la exposición humana a los rayos cósmicos galácticos es poco conocido en términos cuantitativos. El Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA estudia actualmente los efectos de la radiación en los organismos vivos, así como los escudos protectores.

Protección contra la radiación portátil

Además de los métodos de protección radiológica pasiva y activa, que se centran en proteger la nave espacial de la radiación espacial dañina, ha habido mucho interés en diseñar trajes protectores radiológicos personalizados para los astronautas. La razón detrás de la elección de tales métodos de protección contra la radiación es que en el caso del blindaje pasivo, agregar un cierto espesor a la nave espacial puede aumentar la masa de la nave espacial en varios miles de kilogramos. [63] Esta masa puede superar las limitaciones de lanzamiento y cuesta varios millones de dólares.

Por otro lado, los métodos de protección activa contra la radiación son una tecnología emergente que aún está lejos en términos de prueba e implementación. Incluso con el uso simultáneo de blindaje activo y pasivo, el blindaje protector portátil puede ser útil, especialmente para reducir los efectos sobre la salud de los SPEs, que generalmente están compuestos de partículas que tienen una fuerza de penetración menor que las partículas de GCR. [64] Los materiales sugeridos para este tipo de equipo de protección suelen ser polietileno u otros polímeros ricos en hidrógeno. [65] También se ha sugerido el agua como material de protección. La limitación de las soluciones de protección portátiles es que deben ser ergonómicamente compatibles con las necesidades de la tripulación, como el movimiento dentro del volumen de la tripulación. La Agencia Espacial Italiana realizó un intento de crear protección portátil para la radiación espacial, donde se propuso una prenda que podría llenarse con agua reciclada ante la señal de SPE entrante. [66]

Un esfuerzo de colaboración entre la Agencia Espacial Israelí , StemRad y Lockheed Martin fue AstroRad , probado a bordo de la ISS. El producto está diseñado como un chaleco protector ergonómicamente adecuado, que puede minimizar la dosis efectiva de SPE en un grado similar a los refugios contra tormentas a bordo. [67] También tiene el potencial de reducir levemente la dosis efectiva de GCR mediante un uso extensivo durante la misión durante actividades rutinarias como dormir. Esta prenda de protección contra la radiación utiliza métodos de protección selectiva para proteger la mayoría de los órganos sensibles a la radiación, como el BFO, el estómago, los pulmones y otros órganos internos, reduciendo así la penalización masiva y el costo de lanzamiento.

Drogas y medicinas

Otra línea de investigación es el desarrollo de fármacos que mejoren la capacidad natural del organismo para reparar los daños causados ​​por la radiación. Algunos de los medicamentos que se están considerando son los retinoides , que son vitaminas con propiedades antioxidantes y moléculas que retardan la división celular, dando tiempo al cuerpo para reparar el daño antes de que se puedan duplicar mutaciones dañinas. [ cita necesaria ]

Transhumanismo

También se ha sugerido que sólo mediante mejoras y modificaciones sustanciales podría el cuerpo humano soportar las condiciones de los viajes espaciales. Si bien no están limitados por leyes básicas de la naturaleza como lo están las soluciones técnicas, esto va mucho más allá de la ciencia médica actual.

Calendario de misiones

Debido a los posibles efectos negativos de la exposición de los astronautas a los rayos cósmicos, la actividad solar puede desempeñar un papel en los futuros viajes espaciales. Debido a que los flujos de rayos cósmicos galácticos dentro del Sistema Solar son menores durante los períodos de fuerte actividad solar, los viajes interplanetarios durante el máximo solar deberían minimizar la dosis promedio para los astronautas.

Aunque el efecto de disminución de Forbush durante las eyecciones de masa coronal puede reducir temporalmente el flujo de rayos cósmicos galácticos, la corta duración del efecto (1 a 3 días) y la probabilidad de aproximadamente el 1% de que una CME genere un evento peligroso de protones solares limita la utilidad de programar las misiones para que coincidan con las CME.

Selección orbital

La dosis de radiación de los cinturones de radiación de la Tierra normalmente se mitiga seleccionando órbitas que eviten los cinturones o los atraviesen con relativa rapidez. Por ejemplo, una órbita terrestre baja , con poca inclinación, generalmente estará por debajo del cinturón interior.

Las órbitas de los puntos de Lagrange L 2 - L 5 del sistema Tierra-Luna los sacan de la protección de la magnetosfera terrestre durante aproximadamente dos tercios del tiempo. [ cita necesaria ]

Las órbitas de los puntos de Lagrange L 1 y L 3 - L 5 del sistema Tierra-Sol están siempre fuera de la protección de la magnetosfera terrestre.

Ver también

Referencias

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