Quando si tratta di pianificare missioni su Marte e altre località distanti nel Sistema Solare, la minaccia rappresentata dalle radiazioni è diventata una specie di elefante nella stanza. Che si tratti del "Journey to Mars" proposto dalla NASA, i piani di SpaceX di condurre voli regolari su Marte o qualsiasi altro piano per inviare missioni con equipaggio oltre l'orbita terrestre bassa (LEO), l'esposizione a lungo termine alle radiazioni spaziali e i rischi per la salute che ciò comporta è un problema innegabile.
Ma come dice il vecchio proverbio, "per ogni problema, c'è una soluzione"; per non parlare, "la necessità è la madre dell'invenzione". E come recentemente indicato dai rappresentanti del Programma di ricerca umana della NASA, la sfida rappresentata dalle radiazioni spaziali non distoglierà l'agenzia dai suoi obiettivi di esplorazione. Tra la radioprotezione e gli sforzi mirati alla mitigazione, la NASA prevede di procedere con la missione su Marte e oltre.
Dall'inizio dell'era spaziale, gli scienziati hanno capito come oltre il campo magnetico terrestre, lo spazio sia permeato dalle radiazioni. Ciò include i raggi cosmici galattici (GCR), gli eventi di particelle solari (SPE) e le cinture di radiazione di Van Allen, che contiene radiazioni spaziali intrappolate. Molto è stato appreso anche attraverso la ISS, che continua a fornire opportunità per studiare gli effetti dell'esposizione alle radiazioni spaziali e alla microgravità.
Ad esempio, sebbene orbiti all'interno del campo magnetico terrestre, gli astronauti ricevono una quantità di radiazioni oltre dieci volte superiore a quella che le persone sperimentano in media qui sulla Terra. La NASA è in grado di proteggere gli equipaggi dagli SPE, consigliandoli di cercare riparo nelle aree più schermate della stazione, come il modulo di servizio Zvezda costruito in Russia o il laboratorio Destiny costruito negli Stati Uniti.
Tuttavia, i GCR rappresentano una sfida maggiore. Queste particelle energetiche, che sono principalmente composte da protoni ad alta energia e nuclei atomici, possono provenire da qualsiasi parte della nostra galassia e sono in grado di penetrare anche nel metallo. A peggiorare le cose, quando queste particelle tagliano il materiale, generano una reazione a cascata di particelle, inviando neutroni, protoni e altre particelle in tutte le direzioni.
Questa "radiazione secondaria" può talvolta rappresentare un rischio maggiore rispetto agli stessi GCR. E studi recenti hanno indicato che la minaccia che rappresentano per i tessuti viventi può anche avere un effetto a cascata, in cui il danno a una cellula può quindi diffondersi ad altre. Come ha spiegato la dott.ssa Lisa Simonsen, scienziata dell'elemento di radiazione spaziale con HRP della NASA:
“Una delle parti più difficili per il viaggio umano su Marte è il rischio di esposizione alle radiazioni e le conseguenze a lungo termine e sulla salute dell'esposizione. Questa radiazione ionizzante viaggia attraverso i tessuti viventi, depositando energia che provoca danni strutturali al DNA e altera molti processi cellulari. "
Per far fronte a questo rischio, la NASA sta attualmente valutando vari materiali e concetti per proteggere gli equipaggi dai GCR. Questi materiali diventeranno parte integrante delle future missioni nello spazio profondo. Esperimenti che coinvolgono questi materiali e la loro integrazione in veicoli da trasporto, habitat e tute spaziali sono attualmente in corso presso il NASA Space Radiation Laboratory (NSRL).
Allo stesso tempo, la NASA sta anche studiando contromisure farmaceutiche, che potrebbero rivelarsi più efficaci della radioprotezione. Ad esempio, ioduro di potassio, acido dietilenetriamina pentaacietico (DTPA) e il colorante noto come "blu di Prussia" sono stati usati per decenni per il trattamento della radiazione. Durante le missioni a lungo termine, gli astronauti dovranno probabilmente assumere dosi giornaliere di radiazioni per mitigare l'esposizione alle radiazioni.
Le tecnologie di rilevamento e mitigazione delle radiazioni spaziali sono state sviluppate anche attraverso la divisione Advanced Exploration Systems della NASA. Questi includono il Hybrid Electronic Radiation Assessor per il veicolo spaziale Orion e una serie di dosimetri personali e operativi per la ISS. Ci sono anche strumenti esistenti che dovrebbero svolgere un ruolo importante quando inizierà la missione con equipaggio su Marte.
Chi può dimenticare il Radiation Assessment Detector (RAD), che è stato uno dei primi strumenti inviati su Marte allo scopo specifico di informare i futuri sforzi di esplorazione umana. Questo strumento è responsabile dell'identificazione e della misurazione della radiazione sulla superficie marziana, sia essa radiazione dallo spazio o radiazione secondaria prodotta dai raggi cosmici che interagiscono con l'atmosfera e la superficie marziana.
A causa di questi e altri preparativi, molti alla NASA sperano naturalmente che i rischi delle radiazioni spaziali possano e saranno affrontati. Come Pat Troutman, responsabile dell'esplorazione strategica della NASA Human Exploration, ha dichiarato in un recente comunicato stampa della NASA:
"Alcune persone pensano che le radiazioni impediranno alla NASA di inviare persone su Marte, ma questa non è la situazione attuale. Quando sommiamo le varie tecniche di mitigazione, siamo ottimisti nel portare a una missione Marte di successo con un equipaggio sano che vivrà una vita molto lunga e produttiva dopo il loro ritorno sulla Terra.
Gli scienziati sono anche impegnati in studi in corso sul tempo spaziale al fine di sviluppare migliori strumenti di previsione e contromisure. Infine, ma non meno importante, più organizzazioni stanno cercando di sviluppare veicoli spaziali più piccoli e più veloci al fine di ridurre i tempi di viaggio (e quindi l'esposizione alle radiazioni). Nel loro insieme, tutte queste strategie sono necessarie per voli spaziali di lunga durata su Marte e in altre località del Sistema Solare.
Certo, ci sono ancora ricerche considerevoli che devono essere fatte prima di poter dire con certezza che le missioni con equipaggio su Marte e oltre saranno sicure, o almeno non comportano rischi ingestibili. Ma il fatto che la NASA sia impegnata a rispondere a queste esigenze da più angolazioni dimostra quanto siano impegnate a vedere accadere tale missione nei prossimi decenni.
"Marte è l'opzione migliore che abbiamo in questo momento per espandere la presenza umana a lungo termine", ha detto Troutman. "Abbiamo già trovato risorse preziose per sostenere gli esseri umani, come il ghiaccio d'acqua appena sotto la superficie e le prove geologiche e climatiche precedenti che Marte un tempo aveva condizioni adatte alla vita. Ciò che apprendiamo su Marte ci dirà di più sul passato e sul futuro della Terra e potrebbe aiutare a rispondere se la vita esiste oltre il nostro pianeta. "
Oltre alla NASA, Roscosmos, l'Agenzia spaziale nazionale cinese (CSNA) hanno anche espresso interesse nel condurre una missione con equipaggio sul Pianeta Rosso, probabilmente tra il 2040 o fino al 2060. Mentre l'Agenzia spaziale europea (ESA) non ha piani attivi per l'invio di astronauti su Marte, vedono l'istituzione di un villaggio lunare internazionale come un passo importante verso tale obiettivo.
Oltre al settore pubblico, aziende come SpaceX e organizzazioni no profit come MarsOne stanno anche studiando possibili strategie per proteggere e mitigare le radiazioni spaziali. Elon Musk è stato piuttosto vocale (soprattutto negli ultimi tempi) riguardo ai suoi piani di condurre viaggi regolari su Marte nel prossimo futuro usando il Sistema di trasporto interplanetario (ITS) - noto anche come BFR - per non parlare dell'istituzione di una colonia sul pianeta.
E Baas Landsdorp ha indicato che l'organizzazione da lui fondata per stabilire una presenza umana su Marte troverà il modo di affrontare la minaccia rappresentata dalle radiazioni, indipendentemente da ciò che dice un certo rapporto del MIT! Indipendentemente dalle sfide, semplicemente non c'è carenza di persone che vogliono vedere l'umanità andare su Marte, e forse anche rimanere lì!
E assicurati di guardare questo video sul programma di ricerca umana, per gentile concessione della NASA:
