Credito d'immagine: NASA
La NASA ha un mistero da risolvere: le persone possono andare su Marte o no?
"È una questione di radiazioni", afferma Frank Cucinotta del NASA Space Radiation Health Project presso il Johnson Space Center. "Sappiamo quanta radiazione c'è là fuori, ci aspetta tra Terra e Marte, ma non siamo sicuri di come il corpo umano reagirà ad esso."
Gli astronauti della NASA sono stati nello spazio, dentro e fuori, per 45 anni. Tranne qualche breve viaggio sulla luna, però, non hanno mai trascorso molto tempo lontano dalla Terra. Lo spazio profondo è pieno di protoni provenienti da brillamenti solari, raggi gamma da buchi neri neonati e raggi cosmici da stelle che esplodono. Un lungo viaggio su Marte, senza un grande pianeta vicino per bloccare o deviare quella radiazione, sarà una nuova avventura.
La NASA pesa il pericolo di radiazioni in unità di rischio di cancro. Un maschio americano di 40 anni non fumatori in buona salute ha una probabilità (enorme) del 20% di morire alla fine per un cancro. È se rimane sulla Terra. Se viaggia su Marte, il rischio aumenta.
La domanda è quanto?
"Non ne siamo sicuri", afferma Cucinotta. Secondo uno studio del 2001 su persone esposte a grandi dosi di radiazioni, ad esempio i sopravvissuti alla bomba atomica di Hiroshima e, ironicamente, i malati di cancro sottoposti a radioterapia, il rischio aggiuntivo di una missione su Marte di 1000 giorni è compreso tra l'1% e il 19% . "La risposta più probabile è del 3,4%", afferma Cucinotta, "ma le barre di errore sono ampie".
Le probabilità sono ancora peggiori per le donne, aggiunge. "A causa del seno e delle ovaie, il rischio per gli astronauti femminili è quasi il doppio del rischio per i maschi."
I ricercatori che hanno condotto lo studio hanno ipotizzato che la nave di Marte sarebbe stata costruita "per lo più in alluminio, come un vecchio modulo di comando Apollo", afferma Cucinotta. La pelle dell'astronave assorbirebbe circa la metà della radiazione che la colpisce.
“Se il rischio extra è solo di qualche percento? siamo a posto. Potremmo costruire un'astronave usando l'alluminio e dirigerci verso Marte. " (L'alluminio è il materiale preferito per la costruzione di astronavi, perché è leggero, resistente e familiare agli ingegneri da lunghi decenni di utilizzo nel settore aerospaziale.)
"Ma se è del 19%? il nostro 40enne astronauta dovrebbe affrontare una probabilità del 20% + 19% = 39% di sviluppare un cancro che finisce per sopravvivere dopo il suo ritorno sulla Terra. Non è accettabile. "
Le barre di errore sono grandi, dice Cucinotta, per una buona ragione. Le radiazioni spaziali sono un mix unico di raggi gamma, protoni ad alta energia e raggi cosmici. Le esplosioni di bombe atomiche e i trattamenti contro il cancro, la base di molti studi, non sostituiscono la "cosa reale".
La più grande minaccia per gli astronauti in rotta verso Marte sono i raggi cosmici galattici - o "GCR" in breve. Queste sono particelle accelerate a velocità quasi della luce da esplosioni di supernova distanti. I GCR più pericolosi sono nuclei ionizzati pesanti come Fe + 26. "Sono molto più energici (milioni di MeV) rispetto ai protoni tipici accelerati dai brillamenti solari (da decine a centinaia di MeV)", osserva Cucinotta. I GCR barrel attraverso la pelle delle astronavi e le persone come minuscole palle di cannone, rompendo i filamenti delle molecole di DNA, danneggiando i geni e uccidendo le cellule.
Raramente gli astronauti hanno sperimentato una dose completa di questi GCR nello spazio profondo. Considera la Stazione Spaziale Internazionale (ISS): orbita a soli 400 km sopra la superficie terrestre. Il corpo del nostro pianeta, incombente, intercetta circa un terzo dei GCR prima che raggiungano la ISS. Un altro terzo viene deviato dal campo magnetico terrestre. Gli astronauti della navetta spaziale godono di riduzioni simili.
Gli astronauti dell'Apollo che viaggiavano verso la luna assorbivano dosi più elevate - circa 3 volte il livello ISS - ma solo per alcuni giorni durante la crociera Terra-luna. I GCR potrebbero aver danneggiato gli occhi, osserva Cucinotta. Sulla strada per la luna, gli equipaggi dell'Apollo hanno riferito di aver visto lampi di raggi cosmici nelle loro retine e ora, molti anni dopo, alcuni di loro hanno sviluppato cataratta. Altrimenti non sembrano aver sofferto molto. "Alcuni giorni" là fuori "è probabilmente sicuro", conclude Cucinotta.
Ma gli astronauti che viaggiano su Marte saranno "là fuori" per un anno o più. "Non possiamo ancora stimare, in modo affidabile, cosa ci faranno i raggi cosmici quando saremo esposti per così tanto tempo", afferma.
Scoprirlo è la missione del nuovo Space Radiation Laboratory (NSRL) della NASA, situato presso il Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti a New York. È stato inaugurato nell'ottobre 2003. "Presso l'NSRL abbiamo acceleratori di particelle in grado di simulare i raggi cosmici", spiega Cucinotta. I ricercatori espongono le cellule e i tessuti dei mammiferi ai fasci di particelle, quindi controllano il danno. "L'obiettivo è ridurre l'incertezza nelle nostre stime del rischio a solo un po 'per cento entro il 2015".
Una volta noti i rischi, la NASA può decidere quale tipo di nave spaziale costruire. È possibile che i normali materiali da costruzione come l'alluminio siano abbastanza buoni. In caso contrario, "abbiamo già identificato alcune alternative", afferma.
Che ne dici di un'astronave di plastica?
"La plastica è ricca di idrogeno, un elemento che fa un buon lavoro assorbendo i raggi cosmici", spiega Cucinotta. Ad esempio, il polietilene, lo stesso materiale di cui sono fatti i sacchetti della spazzatura, assorbe il 20% in più di raggi cosmici rispetto all'alluminio. Una forma di polietilene rinforzato sviluppata presso il Marshall Space Flight Center è 10 volte più resistente dell'alluminio e anche più leggera. Questo potrebbe diventare un materiale di scelta per la costruzione di astronavi, se può essere fatto abbastanza a buon mercato. "Anche se non costruiamo l'intero veicolo spaziale in plastica", osserva Cucinotta, "potremmo ancora utilizzarlo per proteggere aree chiave come i quartieri dell'equipaggio". In effetti, questo è già stato fatto a bordo della ISS.
Se la plastica non è abbastanza buona, potrebbe essere necessario l'idrogeno puro. Pound per libbra, l'idrogeno liquido blocca i raggi cosmici 2,5 volte meglio dell'alluminio. Alcuni progetti avanzati di veicoli spaziali richiedono grandi serbatoi di combustibile liquido a idrogeno, quindi "potremmo proteggere l'equipaggio dalle radiazioni avvolgendo il serbatoio del carburante nel loro spazio abitativo", ipotizza Cucinotta.
Le persone possono andare su Marte? Cucinotta lo crede. Ma prima, "dobbiamo capire quanta radiazione possono gestire i nostri corpi e che tipo di astronave dobbiamo costruire". Nei laboratori di tutto il paese, i lavori sono già iniziati.
Fonte originale: NASA Science Story
