Riesgo de radiación en Marte para futuros astronautas

Un astronauta recibiría al ir a Marte toda la dosis de radiación de su carrera
El 'Curiosity' ha medido el flujo de rayos cósmicos y partículas solares a los que se expondría la tripulación

Mapa global de Marte. / S. LEE (UNIVERSITY OF COLORADO), J. BELL (CORNELL UNIVERSITY), M. WOLFF (NASA)
Los organismos vivos en la Tierra están protegidos frente a los rayos cósmicos y a la radiación solar más peligrosa por el campo magnético del planeta y la atmósfera. Pero cuando un astronauta sale al espacio fuera de ese escudo, está expuesto a la perniciosa radiación. Es algo con lo que tienen que contar quienes viajen a Marte, por ejemplo, y los ingenieros tendrán que diseñar escudos protectores para reducir ese riesgo. Ahora, gracias al robot Curiosity, unos científicos han hecho estimaciones precisas de las dosis de radiación de un viaje al planeta rojo. Su conclusión es que, con las tecnologías actuales, un astronauta recibiría en una misión a Marte casi el nivel máximo de radiación acumulada admisible para toda su carrera, nivel que le expondría a un riesgo del 5% de padecer cáncer (la NASA reduce el umbral de radiación al 3% para sus astronautas).
El Curiosity lleva un apantallamiento frente a esa radiación similar al de la Estación Espacial Internacional (ISS), mientras que era mucho más ligero en los vehículos del programa Apolo en los que los astronautas viajaron a la Luna. Pero aun así, si una persona hubiera viajado dentro de la cápsula MSL en la que iba el Curiosity, habría recibido una dosis de radiación acumulada equivalente a hacerse un escáner por tomografía computerizada de todo el cuerpo cada cinco o seis días.

“Es fundamental conocer el entorno de radiación dentro de una nave en la que viajen seres humanos a Marte o a cualquier otro destino en el espacio profundo”, afirma Cary Zeitlin (Instituto de Investigación Southwest, EEUU), líder de la investigación, que se presenta en Science. Los científicos han medido, con el detector RAD, instalado en el Curiosity, la radiación dentro de la cápsula durante los 253 días de viaje en los que recorrió 560 millones de kilómetros hasta Marte. Los datos del RAD (Radiation Assessment Detector) ya en el suelo marciano aún no han sido procesados, advierten los científicos.
El riesgo para los astronautas fuera del campo magnético terrestre se debe tanto a los rayos cósmicos (en su mayor parte protones, pero también iones pesados que causan mayores daños biológicos) como a las erupciones ocasionales del Sol, que lanzan al espacio ingentes cantidades de partículas cargadas. Los científicos han observado con su detector a bordo del Curiosity cinco erupciones solares, pero en general consideran que el viaje a Marte de esta sonda (desde 26 de noviembre de 2011 hasta el 6 de agosto de 2012) fue relativamente tranquilo en cuanto a actividad solar, pese a que se esperaba una fase máxima de actividad de la estrella. Además, ante esa radiación, el apantallamiento estándar de la nave en que viajaba el robot era bastante efectivo.
Otra cosa son los rayos cósmicos, especialmente los de alta energía. “Una nave con seres humanos a bordo viajando por el espacio profundo necesitaría un refugio para que los astronautas se protegieran durante las tormentas solares”, explica Zeitlin. “Pero los rayos cósmicos galácticos son mucho más difíciles de parar e incluso un refugio de aluminio de 30 centímetros de espesor no cambiaría mucho la dosis que recibirían los astronautas”.
La conclusión de estos investigadores es que, con los actuales sistemas de propulsión para el viaje a Marte (la NASA estima que serían 180 días de ida y otros tantos de regreso), los astronautas recibirían 0,66 Sievert de radiación sumando el tiempo de trayecto de ida y el de regreso, mientras que el estándar de las agencias espaciales sitúa en un Sievert el máximo de exposición a la que puede estar sometido un astronauta en toda su carrera. Y a esos 0,662 Sievert habrá que sumar la radiación, que será considerable, del tiempo que los astronautas permaneciesen en el suelo del planeta rojo, aunque sus habitáculos tuvieran escudos protectores. Dicha estancia de la tripulación en el planeta vecino rondaría los 500 días, según algunos escenarios de misión considerados por la agencia espacial estadounidense.
El detector RAD ha sido desarrollado por expertos de la NASA y del Centro Aeroespacial Alemán, y ha permitido este tipo de mediciones que son pioneras porque, hasta ahora, se habían tomado datos pero en vehículos espaciales que no llevaban este tipo de apantallamiento frente a la radiación, ha explicado Zeitlin, recordando que “la radiación es uno de los muchos riesgos de los viajes espaciales”.

Una larga excursión interplanetaria
Marte está lejos de la Tierra, pero no parece que sea tanto como para que el viaje de las sondas espaciales dure varios meses. Se puede acortar un poco, dependiendo de la cantidad de combustible empleado, pero aun así, la ida de una misión tripulada rondaría los seis meses como mínimo según los cálculos de la NASA, la vuelta otro tanto, y la estancia mínima de los astronautas en el planeta vecino podría llegar a los 500 días. El Curiositytardó 253 días en llegar a Marte.
La distancia mínima entra las órbitas de Marte y la Tierra es de 55 millones de kilómetros y, si tenemos en cuenta que la velocidad de una nave espacial supera los 30.000 kilómetros hora, el viaje no debería ser tan largo. Pero es que los planetas se mueven alrededor del Sol y los expertos tienen que diseñar la trayectoria de los vehículos espaciales teniendo en cuenta esta dinámica orbital, de manera que la nave se dirija al lugar donde va a estar Marte cuando llegue, no al punto en el que está el planeta vecino cuando se lanza el cohete.
En la trayectoria normal para ir de la Tierra a Marte se pone la nave en una órbita mayor que la terrestre (denominada órbita de transferencia de mínima energía) que en un punto se cruza con la marciana, justo en el momento en el que coinciden allí la nave y el planeta, explica Fraser Cain en Universtoday.com. El momento adecuado para partir es el de máxima aproximación entre los dos planetas, cada 26 meses (por eso las misiones a Marte parten cada poco más de dos años).
También para el regreso, los astronautas esperarían la posición orbital adecuada de ambos planetas para partir.
El tiempo de viaje a Marte depende, sobre todo, de la cantidad de energía invertida en la misión: la Mariner 4, cubrió la distancia en 228 días (1965); laMariner 6, en 1969, en poco más de cinco meses; las dos Viking, en 1976, tardaron 335 y 360 días respectivamente desde que partieron de la Tierra hasta que descendieron al suelo marciano; más recientemente, la Phoenix Lander (2008) empleó 295 días y la MSL, con el Curiosity a bordo, 253 días. Por supuesto, los científicos e ingenieros exploran tecnologías para el futuro, de manera que el viaje a Marte se podría reducir con propulsión nuclear, o con un ingenio de plasma, resume Cain. Incluso algunos imaginan un viaje a Marte impulsado por antimateria: con 10 miligramos llegaría una nave tripulada al planeta rojo en solo 45 días, pero eso es, por ahora, pura ciencia ficción.