La NASA sta tornando sulla Luna, non solo robot, ma persone. Nei decenni a venire possiamo aspettarci di vedere habitat, serre e centrali elettriche lassù. Gli astronauti saranno fuori tra la montagna e i crateri, esplorando, esplorando, costruendo.
Buona cosa.
Il 20 gennaio 2005 è esplosa una gigantesca macchia solare di nome "NOAA 720". L'esplosione ha scatenato un brillamento solare di classe X, il tipo più potente, e ha lanciato nello spazio una nuvola di miliardi di tonnellate di gas elettrificato (una "espulsione di massa coronale"). I protoni solari accelerati quasi alla velocità della luce dall'esplosione hanno raggiunto il sistema Terra-Luna pochi minuti dopo il bagliore, l'inizio di una "tempesta di protoni" lunga giorni.
Qui sulla Terra, nessuno ha sofferto. L'atmosfera spessa del nostro pianeta e il campo magnetico ci proteggono dai protoni e da altre forme di radiazione solare. In effetti, la tempesta è stata buona. Quando l'esplosiva espulsione di massa coronale arrivò 36 ore dopo e colpì il campo magnetico terrestre, gli osservatori del cielo in Europa videro le aurore più luminose e più belle degli anni: la galleria.
La luna è una storia diversa.
"La Luna è totalmente esposta ai brillamenti solari", spiega il fisico solare David Hathaway del Marshall Space Flight Center. "Non ha atmosfera o campo magnetico per deviare le radiazioni." I protoni che si precipitano sulla Luna semplicemente colpiscono il suolo o chiunque potrebbe camminare in giro fuori.
La tempesta di protoni del 20 gennaio è stata di gran lunga la più grande dal 1989. Era particolarmente ricca di protoni ad alta velocità che contenevano oltre 100 milioni di volt di elettroni (100 MeV) di energia. Tali protoni possono scavare attraverso 11 centimetri di acqua. Una tuta spaziale dalla pelle sottile avrebbe offerto poca resistenza.
"Un astronauta catturato fuori quando il colpo di tempesta si sarebbe ammalato", afferma Francis Cucinotta, funzionario per la salute delle radiazioni della NASA presso il Johnson Space Center. All'inizio si sarebbe sentito bene, ma pochi giorni dopo sarebbero comparsi i sintomi della radiazione: vomito, affaticamento, emocromo. Questi sintomi potrebbero persistere per giorni.
A proposito, gli astronauti della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) erano al sicuro. L'ISS è pesantemente protetta, più la stazione orbita attorno alla Terra all'interno del campo magnetico protettivo del nostro pianeta. "L'equipaggio probabilmente non ha assorbito più di 1 rem", dice Cucinotta.
Un rem, abbreviazione di Roentgen Equivalent Man, è la dose di radiazioni che provoca la stessa lesione ai tessuti umani di 1 roentgen di raggi X. Una tipica radiografia dentale, ad esempio, eroga circa 0,1 rem. Quindi, per l'equipaggio della ISS, la tempesta di protoni del 20 gennaio è stata come 10 viaggi dal dentista - spaventoso, ma nessun danno fatto.
Sulla Luna, secondo Cucinotta, un astronauta protetto da non più di una tuta spaziale avrebbe assorbito circa 50 rem di radiazioni ionizzanti. È abbastanza per causare malattie da radiazioni. "Ma non sarebbe stato fatale", aggiunge.
A destra: la tempesta di protoni del 20 gennaio fotografata dallo spazio da un coronagrafo a bordo dell'Osservatorio solare ed eliosferico (SOHO). I numerosi punti sono protoni solari che colpiscono la fotocamera digitale del veicolo spaziale. [Di Più]
Per morire, dovresti assorbire, improvvisamente, 300 rem o più.
La parola chiave è improvvisamente. Puoi ottenere 300 rem distribuiti su un numero di giorni o settimane con scarso effetto. Diffondere la dose dà al corpo il tempo di riparare e sostituire le proprie cellule danneggiate. Ma se quel 300 rem arriva tutto in una volta ... "stimiamo che il 50% delle persone esposte morirà entro 60 giorni senza cure mediche", dice Cucinotta.
Tali dosi da un brillamento solare sono possibili. Vale a dire: la leggendaria tempesta solare dell'agosto 1972.
È leggendario (alla NASA) perché è successo durante il programma Apollo quando gli astronauti andavano avanti e indietro regolarmente sulla Luna. All'epoca, l'equipaggio di Apollo 16 era appena tornato sulla Terra ad aprile mentre l'equipaggio di Apollo 17 si stava preparando per uno sbarco sulla luna a dicembre. Fortunatamente, tutti erano al sicuro sulla Terra quando il sole è andato in tilt.
"Una grande macchia solare è apparsa il 2 agosto 1972 e per i successivi 10 giorni è scoppiata ancora e ancora", ricorda Hathaway. L'ondata di esplosioni ha causato, "una tempesta di protoni molto peggio di quella che abbiamo appena vissuto", aggiunge Cucinotta. I ricercatori lo studiano da allora.
Cucinotta stima che un moonwalker catturato nella tempesta dell'agosto 1972 potrebbe aver assorbito 400 rem. Mortale? "Non necessariamente", dice. Un rapido viaggio di ritorno sulla Terra per cure mediche avrebbe potuto salvare la vita dell'ipotetico astronauta.
Sicuramente, però, nessun astronauta andrà in giro sulla Luna quando c'è una gigantesca macchia solare che minaccia di esplodere. "Rimarranno all'interno della loro astronave (o habitat)", dice Cucinotta. Un modulo di comando Apollo con il suo scafo in alluminio avrebbe attenuato la tempesta del 1972 da 400 rem a meno di 35 rem negli organi che formano il sangue dell'astronauta. Questa è la differenza tra la necessità di un trapianto di midollo osseo? o solo una pillola mal di testa.
Le astronavi moderne sono ancora più sicure. "Misuriamo la schermatura delle nostre navi in unità di densità areale o grammi per centimetro al quadrato", afferma Cucinotta. I numeri grandi, che rappresentano scafi spessi, sono migliori:
Lo scafo di un modulo di comando Apollo valutato da 7 a 8 g / cm2.
Una moderna navetta spaziale ha da 10 a 11 g / cm2.
Lo scafo della ISS, nelle sue aree più fortemente schermate, ha 15 g / cm2.
Le basi lunari future avranno rifugi antivento realizzati in polietelene e alluminio probabilmente superiori a 20 g / cm2.
Una tipica tuta spaziale, nel frattempo, ha solo 0,25 g / cm2, offrendo poca protezione. "Ecco perché vuoi essere al chiuso quando la tempesta di protoni colpisce", dice Cucinotta.
Ma la Luna fa cenno e quando gli esploratori arrivano lì non vogliono stare al chiuso. Una semplice precauzione: come gli esploratori sulla Terra, possono controllare le previsioni meteorologiche, le previsioni meteorologiche spaziali. Ci sono grandi "macchie" sul sole? Qual è la possibilità di una tempesta di protoni? Sta arrivando un'espulsione di massa coronale?
Tutto chiaro? È tempo di uscire.
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