Cómo funciona la radiación espacial y por qué amenaza a los astronautas

La barrera invisible al espacio profundo

El campo magnético de la Tierra actúa como un gigantesco campo de fuerza, desviando la mayoría de las partículas cargadas que atraviesan el sistema solar. Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional aún se benefician de una protección magnética parcial en la órbita terrestre baja. Pero en el momento en que una nave espacial se adentra más allá de ese capullo, como hizo la tripulación de Artemis II de la NASA en su sobrevuelo lunar, sus ocupantes se enfrentan a toda la fuerza del cosmos. La radiación espacial se considera ampliamente el mayor riesgo para la salud en las misiones más allá de la órbita terrestre baja, y resolverlo sigue siendo uno de los problemas más difíciles en los vuelos espaciales tripulados.

Tres amenazas, tres escalas de tiempo

La radiación espacial se presenta en tres formas distintas, cada una peligrosa a su manera.

Cinturones de Van Allen

Alrededor de la Tierra hay zonas en forma de rosquilla de electrones y protones atrapados llamadas cinturones de Van Allen. Las naves espaciales deben atravesarlos al salir y al regresar. La exposición es intensa pero breve (el tránsito dura solo de minutos a horas), por lo que los planificadores de la misión pueden minimizar el riesgo eligiendo la trayectoria más rápida a través de la parte más delgada de los cinturones.

Eventos de partículas solares

El Sol entra en erupción periódicamente en violentos estallidos que lanzan corrientes de protones de alta energía al espacio. Estos eventos de partículas solares (SPE) son intermitentes e impredecibles, pero cuando golpean, las tasas de dosis pueden aumentar a niveles peligrosos en cuestión de horas. Un SPE importante durante una caminata espacial sin protección podría administrar una dosis potencialmente letal. La NASA y la NOAA monitorean la actividad solar las 24 horas del día utilizando el Observatorio de Dinámica Solar, el Observatorio Heliosférico Solar y otras naves espaciales para dar a las tripulaciones una advertencia anticipada.

Rayos cósmicos galácticos

La amenaza más insidiosa proviene de los rayos cósmicos galácticos (GCR): núcleos atómicos acelerados casi a la velocidad de la luz por explosiones de supernovas distantes. Los GCR forman un fondo constante de baja dosis que nunca se apaga. Entre ellos se encuentran las partículas de alta carga y alta energía (HZE): núcleos de hierro y otros iones pesados que atraviesan el ADN como una bala a través de papel de seda, dejando densos rastros de daño molecular que las células luchan por reparar.

Por qué el blindaje por sí solo no funcionará

Para los eventos de partículas solares, agregar masa a la nave espacial ayuda considerablemente. Los astronautas de Artemis II, por ejemplo, pueden reconfigurar su cabina reposicionando el equipo almacenado para crear un refugio improvisado contra la radiación. Pero para los rayos cósmicos galácticos, el blindaje se vuelve paradójico. Cuando un ion pesado de alta energía golpea una pared de metal, puede fragmentarse en una lluvia de partículas secundarias, incluidos neutrones, que pueden causar aún más daño biológico que la partícula original. Según la investigación de la NASA, la masa de blindaje necesaria para reducir significativamente la exposición a los GCR en una misión a Marte excedería cualquier capacidad de lanzamiento realista.

Lo que la radiación le hace al cuerpo

El Elemento de Radiación Espacial de la NASA identifica cuatro preocupaciones principales para la salud:

• Cáncer: La radiación ionizante daña el ADN directamente o genera radicales libres que lo atacan. Las partículas HZE causan rupturas complejas y agrupadas del ADN que son más difíciles de reparar correctamente, lo que aumenta el riesgo a largo plazo de formación de tumores.
• Efectos en el sistema nervioso central: Los estudios en animales muestran que las partículas similares a los rayos cósmicos pueden afectar la memoria, la toma de decisiones y el estado de ánimo, lo que genera preocupación sobre el rendimiento de la tripulación en misiones de varios años.
• Enfermedades degenerativas: Las cataratas, el daño cardiovascular y el envejecimiento acelerado de los tejidos se han relacionado con la exposición a la radiación espacial.
• Enfermedad aguda por radiación: Un evento importante de partículas solares sin un refugio adecuado podría causar náuseas, supresión inmunológica y, en casos extremos, la muerte.

Cómo mide la NASA el riesgo

La exposición a la radiación no es un solo número. La tasa de dosis, el tipo de partícula, la dirección y el blindaje son importantes. La NASA utiliza el sistema Hybrid Electronic Radiation Assessor (HERA) a bordo de Orion, que emplea seis sensores para medir las tasas de dosis en toda la cabina en tiempo real. Los astronautas también usan dosímetros personales. En tierra, el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA en el Laboratorio Nacional de Brookhaven simula los rayos cósmicos disparando haces de iones pesados a muestras biológicas y materiales de blindaje, construyendo los modelos de riesgo que determinarán cuánto tiempo las futuras tripulaciones pueden permanecer de manera segura en el espacio profundo.

El camino por delante

Para una misión lunar de diez días como Artemis II, la dosis esperada, aproximadamente equivalente a una tomografía computarizada de cuerpo entero, es manejable. Pero una misión a Marte de dos a tres años cambia por completo el cálculo. Los investigadores están explorando contramedidas biológicas, incluidos fármacos que estimulan la reparación del ADN o eliminan los radicales libres. Otros están investigando el blindaje magnético activo que podría desviar las partículas cargadas de la misma manera que lo hace el campo de la Tierra, aunque los desafíos de ingeniería siguen siendo inmensos. Hasta que estas soluciones maduren, la radiación espacial seguirá siendo el guardián invisible que se interpone entre la humanidad y el sistema solar más profundo.