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¿Cómo mantendrá la NASA a los astronautas de Marte a salvo de la radiación cósmica? Aquí está el plan

Por  de DT en inglés.

La misión Artemis I, que recientemente completó un histórico vuelo de prueba alrededor de la luna, no tenía astronautas a bordo, pero sí tenía dos pasajeros muy especiales: Helga y Zohar, un par de torsos ficticios altamente detallados anatómicamente, uno de los cuales llevaba un chaleco especial de protección contra la radiación para el viaje. ¿Su misión? Mida la exposición a la radiación en el espacio profundo y determine si un chaleco puede ayudar a proteger a los astronautas de los peligros invisibles del espacio.

Meet Helga and Zohar! Fitted with 6,000 radiation sensors, these highly sophisticated manikins, or "phantoms", will ride inside @NASA_Orion & will quantify radiation exposure during @NASAArtemis I.

Learn more in "Phantom Pair Examine Space Radiation": https://t.co/3DWl3YuCJD pic.twitter.com/GCmE5Nq9A4

— NASA APPEL (@NASA_APPEL) August 31, 2022

Para obtener más información sobre la amenaza de la radiación espacial y cómo proteger a los astronautas contra ella, hablamos con el CEO de la compañía que fabrica el chaleco, StemRad, así como con el astronauta retirado de la NASA Scott Kelly, un veterano de las misiones de la estación espacial que es bien conocido por su papel en la investigación sobre la salud de los astronautas.

Los peligros invisibles de la radiación

Aquí en la Tierra, estamos protegidos de la radiación peligrosa por la magnetosfera del planeta. El campo magnético alrededor de la Tierra atrapa la radiación en dos áreas llamadas cinturones de Van Allen, lo que la hace segura para nosotros en la superficie. Pero cuando los astronautas van más allá de la órbita terrestre baja, como deben visitar la luna (y otros lugares potenciales en el sistema solar, como Marte), están expuestos a una radiación peligrosa.

Una aurora vista desde la estación espacial.

A largo plazo, la exposición a esta radiación, que consiste en partículas cargadas del sol llamadas vientos solares, partículas expulsadas en eyecciones de masa coronal y rayos cósmicos, puede conducir a una variedad de problemas de salud. Lo más significativo es que la exposición a la radiación aumenta la probabilidad de que alguien desarrolle cáncer o diversas enfermedades degenerativas. Es por eso que la NASA y otras agencias espaciales tienen un límite en la cantidad de radiación a la que un astronauta puede estar expuesto a lo largo de su vida.

La exposición que experimentan los astronautas en un entorno orbital como la Estación Espacial Internacional es mucho menor de lo que experimentarían en un viaje a la luna, pero aún así es suficiente para afectar a la tripulación. «A veces puedes ver los rayos cósmicos golpeando tu globo ocular, y te das cuenta de que es radiación y también atraviesa tu cuerpo y tus ojos», dijo Scott Kelly, quien ha servido en múltiples misiones en la Estación Espacial Internacional (ISS). «Así que es algo de lo que eres consciente».

Aventurarse más allá de la magnetosfera

Con los planes de la NASA de enviar humanos de regreso a la Luna y, finalmente, enviar una misión tripulada a Marte, el tema de la exposición a la radiación es una gran preocupación. Las misiones anteriores a la luna bajo el programa Apolo duraron solo unos pocos días, y los astronautas tuvieron la suerte de no experimentar ningún evento de partículas solares que elevara los niveles de radiación en el tiempo que estuvieron fuera. Pero para las misiones que duran semanas o incluso meses, necesitamos una solución para proteger a los astronautas de la radiación.

Ahí es donde entra en juego el chaleco AstroRad. Hecho de un material polimérico rico en hidrógeno, el chaleco cubre la pelvis y el torso, protegiendo los órganos más vulnerables de la radiación solar. Puede parecer sorprendente que la protección contra la radiación se pueda aplicar solo a ciertas partes del cuerpo, y el CEO de StemRad, Oren Milstein, dijo que muchos de los que en la industria espacial a la que lanzó la idea también se sorprendieron. Pero la protección de todo el cuerpo sería increíblemente engorrosa, y la mejor protección sería algo que los astronautas podrían usar y aún así hacer su trabajo.

el chaleco bloqueador de radiación AstroRad

En lugar de un enfoque de todo o nada, la protección selectiva puede equilibrar la eficacia y la practicidad. Si puede proteger algunos de los órganos más vulnerables, como los pulmones o el tejido mamario, puede ayudar a mantener a las personas seguras sin sobrecargarlas.

Conceptualización de los riesgos acumulativos

Como humanos, a menudo estamos más acostumbrados a pensar en el riesgo en términos de peligro inmediato que en un proceso acumulativo. Piense en la diferencia entre el miedo a volar y la forma en que pensamos sobre los peligros para la salud a largo plazo, como fumar. Y cuando se trata del espacio, es natural pensar en los peligros en términos de que los cohetes fallen o la explosión de naves espaciales, y es más difícil imaginar cómo se ve la exposición acumulativa a la radiación.

Una de las formas clave de reducir la exposición acumulativa es hacer que la protección sea lo suficientemente buena como para ofrecer cierta protección, pero también, vitalmente, sea lo suficientemente cómoda como para que los astronautas la usen. «Queremos algo que no solo te proteja, sino que sea algo que quieras usar», dijo Kelly. Es miembro del consejo asesor de StemRad y tiene una comprensión particular de los problemas de salud que enfrentan los astronautas, ya que formó parte del innovador estudio gemelo de la NASA sobre los efectos de los vuelos espaciales en el cuerpo humano.

Un chaleco protege partes del cuerpo al tiempo que permite el libre movimiento. Y puede ser efectivo incluso si solo se usa parte del tiempo, como señaló Milstein: «No es todo o nada en términos de duración de uso. Puede usar el producto solo el 70 por ciento del tiempo y seguirá siendo muy beneficioso. Puede quitárselo para ducharse o para hacer actividades extenuantes como el ejercicio. Porque la radiación es algo acumulativo».

La importancia de la ergonomía

Para que un chaleco sea práctico en los vuelos espaciales, los astronautas deben poder moverse libremente mientras lo usan. El AstroRad ha sido probado en la ISS por cinco astronautas que lo usaron día y noche mientras realizaban sus tareas regulares, para ver si afectaba sus movimientos.

«Para muchas de las cosas vitales como comer y dormir, cosas que toman mucho tiempo, el chaleco estaba bien», dijo Milstein. Sin embargo, el chaleco impedía ciertos movimientos, como levantar los brazos por encima de la cabeza, lo que dificultaba tareas como descargar un vehículo de carga.

«Descargar un vehículo de carga es un desafío porque todo flota», dijo Kelly. «Cuando sacas un montón de artículos de una bolsa y abres la bolsa y todos comienzan a flotar y tienes que manejar eso, se convierte en un desafío». Dijo que el desafío era principalmente mental, ya que requiere que los astronautas sean extremadamente cuidadosos y metódicos. Pero cualquier impacto del movimiento hará que una tarea ya difícil sea más difícil.

«La microgravedad hace que casi todo sea más difícil de hacer», dijo Kelly.

Para hacer que el chaleco sea lo más flexible posible sin sacrificar la protección, está hecho de miles de hexágonos de diferentes profundidades que se ajustan a una malla. Esto permite que ciertas áreas tengan una protección más gruesa que otras (como más protección sobre los pulmones) sin dejar de ser lo suficientemente flexibles como para permitir el movimiento. El chaleco actualmente viene en dos tamaños, para cuerpos masculinos y femeninos, pero hay planes para un sistema modular que permitiría que el chaleco sea más corto o más largo para acomodar cuerpos de diferentes tamaños.

Probar la protección en un escenario real

Las pruebas realizadas en el AstroRad en la ISS fueron para comprender la comodidad y el ajuste de los chalecos para los astronautas, pero no evaluaron la cantidad de radiación que estaba bloqueada. Para eso, la mejor manera de probar la efectividad del chaleco es verlo en una situación comparable a una misión tripulada real.

Es por eso que la misión Artemisa I, que no tenía tripulación, incluyó los dos maniquíes Helga y Zohar que tienen forma de torso y están llenos de detectores. Los dos torsos están diseñados para detectar partículas de radiación entrantes, y uno usará el chaleco para que los equipos puedan ver qué tan efectivo es el chaleco para detener esta radiación. Durante el vuelo de 25 días desde la Tierra alrededor de la luna y de regreso, estarán expuestos al mismo ambiente de radiación que los astronautas estarán en futuras misiones.

Maniquíes de radiación Helga y Zohar

«Por primera vez, vamos a ser capaces de cuantificar la dosis de radiación y la penetración de radiación en el cuerpo en el espacio profundo, algo que nunca se ha hecho. Y al mismo tiempo, validar una posible contramedida», dijo Milstein. «Va a ser un tesoro de datos sobre la susceptibilidad humana a la radiación a nivel de órganos dentro del espacio profundo».

El enfoque de AstroRad es proteger contra la radiación ionizante, ya que es la más peligrosa para la salud humana. Pero esta prueba también mostrará si el chaleco es efectivo para detener otro tipo de radiación, llamada rayos cósmicos galácticos. Esta radiación de fondo es difícil de bloquear, por lo que el beneficio probablemente será menor, pero todos son datos útiles para futuras medidas de protección.

La psicología de la gestión de riesgos

Explorar el espacio siempre va a conllevar un grado de riesgo, y a los astronautas se les enseña a compartimentar esta realidad como parte de sus trabajos. «Estás entrenado para concentrarte en tu trabajo y en las cosas que puedes controlar, e ignorar todo lo demás», explicó Kelly. «Eres consciente del riesgo, pero no dejas que te incapacite».

La radiación es solo uno de los muchos riesgos con los que se enfrentan los astronautas. Sin embargo, a diferencia de los riesgos inmediatos como las fallas de lanzamiento, la radiación es «este riesgo desconocido», dijo Kelly. «Es un riesgo persistente al que te estás exponiendo por el resto de tu vida».

Existe una obligación moral para las agencias espaciales de mantener a sus astronautas tan seguros como puedan, tanto en términos de riesgos inmediatos como en términos de impactos en la salud a largo plazo. Para las misiones Artemisa a la Luna y para futuras exploraciones tripuladas más lejos, la protección radiológica será una parte importante de eso.

Para Kelly, la clave de su enfoque de la gestión de riesgos es el equilibrio, que implica mitigar los riesgos que se pueden tratar y manejar los que no pueden serlo. «Lo hacemos lo más seguro posible dentro de lo razonable», dijo. «Si quisieras que las cosas fueran 100% seguras, nunca saldrías de tu casa».

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