Es 2027 y la visión de la NASA para la exploración espacial avanza según lo programado.La primera nave espacial interplanetaria con humanos a bordo se dirige a Marte.Pero a la mitad del viaje, explota una enorme llamarada solar que envía radiación letal directamente a la nave espacial.Pero no te preocupes.Gracias a la investigación realizada en 2004 por el exastronauta Jeffrey Hoffman y un grupo de colegas del MIT, el vehículo cuenta con un sistema de protección magnética superconductora de última generación que protege a las personas de la radiación solar letal.
Un nuevo estudio ha comenzado recientemente a investigar el uso de la tecnología de imanes superconductores para proteger a los astronautas de la radiación durante los vuelos espaciales de larga duración, como el vuelo interplanetario a Marte, propuesto por Vision for Space Exploration de la NASA.
El investigador principal del concepto fue el ex astronauta Dr. Jeffrey Hoffman es actualmente profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).
El concepto de Hoffman es una de una docena de propuestas que comenzaron a recibir fondos del Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA (NIAC) el mes pasado.Cada uno recibe $75,000 para un estudio de seis meses para realizar la investigación inicial e identificar las dificultades de investigación y desarrollo.Los proyectos que pasan esta etapa pueden recibir hasta $400,000 adicionales durante dos años.
El concepto de blindaje magnético no es nuevo.Como dijo Hoffman, “¡La Tierra lo ha estado haciendo durante miles de millones de años!”
El campo magnético de la Tierra desvía la nave espacial, brindando protección adicional contra la atmósfera, que absorbe la radiación cósmica que pasa a través del campo magnético.El uso de blindaje magnético en naves espaciales se propuso por primera vez a fines de la década de 1960 y principios de la de 1970, pero no se persiguió activamente ya que los planes de naves espaciales a largo plazo fracasaron.
Sin embargo, la tecnología para crear imanes superconductores que pueden generar fuertes campos magnéticos para proteger a las naves espaciales de la radiación cósmica se ha desarrollado recientemente.Los sistemas de imanes superconductores son deseables porque pueden generar fuertes campos magnéticos con poca o ninguna entrada de energía y pueden mantener campos magnéticos estables durante largos períodos de tiempo a temperaturas moderadas.
Sin embargo, un desafío es desarrollar un sistema capaz de generar un campo magnético lo suficientemente grande como para proteger una nave espacial habitable del tamaño de un autobús.Otro desafío es mantener el sistema a temperaturas cercanas al cero absoluto (0 Kelvin, -273C, -460F), lo que le da al material propiedades superconductoras.Los avances recientes en tecnología y materiales superconductores han proporcionado propiedades superconductoras de más de 120K (-153C, -243F).
William S. Higgins, un ingeniero físico que estudia seguridad radiológica en Fermilab, un acelerador de partículas cerca de Chicago, Illinois, dice que hay dos tipos de radiación que deben abordarse para los vuelos espaciales tripulados a largo plazo.El primero es un protón de llamarada solar, que explotará después de un evento de llamarada solar.La segunda es la nave espacial galáctica, que no es tan letal como las erupciones solares, pero es una radiación de fondo constante a la que está expuesta la tripulación.En una nave espacial sin blindaje, ambos tipos de radiación pueden causar serios problemas de salud o la muerte a los miembros de la tripulación.
La forma más fácil de evitar la radiación es absorberla, como ponerse un delantal de plomo cuando se hace una radiografía en el dentista.El problema es que la masa es una prima en las naves espaciales actuales porque este tipo de escudo a menudo puede ser muy pesado y debe lanzarse desde la superficie de la Tierra.Además, según Hoffman, usar solo un poco de protección puede empeorar las cosas, porque los rayos cósmicos pueden interactuar con la protección y crear partículas cargadas secundarias que aumentan la dosis total de radiación.
Hoffman espera usar un sistema híbrido que use campos magnéticos y absorción pasiva.“Así es como lo hace la Tierra”, dijo Hoffman. No hay ninguna razón por la que no deberíamos estar haciendo eso en el espacio”.
Una de las conclusiones más importantes de la segunda fase de este estudio es determinar si el uso de la tecnología de imanes superconductores es efectivo a granel.
“No hay duda de que si lo construyes lo suficientemente grande y fuerte, será una protección”, dijo Hoffman.“Pero si la masa de este sistema de imanes conductores es mayor que la masa para usar un blindaje pasivo (de absorción), ¿por qué resolver todos esos problemas?”.
Pero ese es el reto y el motivo de este estudio.“Este es un estudio”, dijo Hoffman.“No soy partidista de ninguna manera.Solo quiero saber cuál es la mejor manera”.
Suponiendo que Hoffman y su equipo puedan demostrar que el blindaje magnético superconductor puede ser efectivo en masa, el siguiente paso sería hacer ingeniería real para crear un sistema que sea lo suficientemente grande (aunque liviano) además del ajuste fino que mantiene el imán en criogénico. superconductor la temperatura del espacio.El paso final sería integrar dicho sistema en una nave espacial que se dirija a Marte.Ninguna de estas tareas es trivial.
Las pruebas para mantener la fuerza del campo magnético y las temperaturas casi absolutas en el espacio ya están en marcha en experimentos programados para ser lanzados a la Estación Espacial Internacional durante un período de tres años.Un espectrómetro magnético alfa (AMS) está conectado al exterior de la estación para detectar varios tipos de rayos cósmicos.Utilizará un imán superconductor para medir el momento y el signo de la carga de cada partícula.Peter Fisher, profesor de física en el MIT, participa en experimentos AMS y colabora con Hoffman en el estudio de imanes superconductores.Estudiantes de posgrado e investigadores científicos también trabajan con Hoffmann.
NIAC se creó en 1998 para solicitar conceptos innovadores de personas y organizaciones fuera de la agencia espacial que pudieran hacer avanzar las misiones de la NASA.Según la NASA, se eligió el dudoso concepto porque “va más allá de los límites de la ciencia y la tecnología conocidas” y “muestra relevancia para las misiones de la NASA”.Se espera que estos conceptos tarden al menos 10 años en desarrollarse.
Hoffman realizó cinco vuelos espaciales y se convirtió en el primer astronauta en registrar más de 1000 horas en un transbordador espacial.En su cuarto vuelo espacial en 1993, Hoffman participó en la primera misión de mantenimiento del telescopio espacial Hubble. Esta fue una misión ambiciosa e histórica que corrigió el problema de la aberración esférica en el espejo principal del telescopio.Hoffman dejó el programa de astronautas en 1997 para convertirse en representante europeo de la NASA en la embajada de Estados Unidos en París, antes de unirse al MIT en 2001.
Hoffman sabe que hacer posibles las misiones espaciales requerirá mucho desarrollo de ideas y una ingeniería compleja.
“Cuando trabajes en el espacio, serás un astronauta y lo harás a mano”, dijo Hoffman.“Pero no vuelas para siempre, y todavía quiero contribuir”.
¿Cree que su trabajo actual es tan importante como reparar el Telescopio Espacial Hubble?
“Bueno, no en el sentido inmediato”, dijo.“Pero, por otro lado, para que los humanos existan en todo nuestro sistema solar, debemos poder vivir y trabajar en áreas con entornos de partículas cargadas muy duras.Si no encontramos una manera de protegernos de él, será un factor muy limitante en el futuro de la exploración humana”.