La humanidad ha soñado durante mucho tiempo con poner un pie en Marte o más allá, y los avances de compañías como SpaceX y Blue Origin significan que tal vez esté más cerca que nunca de hacer realidad ese sueño.Pero en su estado actual, enviar astronautas en misiones de larga duración a otros mundos sería imposible debido a los peligrosos niveles de radiación en el espacio fuera del campo magnético protector de la Tierra.
Pero el nuevo concepto trae esperanza al horizonte, y los investigadores detrás de él han sido financiados.Conceptos innovadores avanzados de la NASA (NIAC)Un programa que crea un prototipo.llamadosombrero de tripulación,Esta propuesta utiliza los últimos avances en tecnología de imanes superconductores para proteger eficazmente la nave espacial y los astronautas que se encuentran en su interior de la radiación cósmica dañina.
“Se nos ocurrió una idea novedosa sobre cómo proteger las naves espaciales de la radiación cósmica y la poderosa radiación solar”, dijo la Dra. Elena D’Onghia, investigadora principal de CREW y profesora asociada de astronomía en la Universidad de Wisconson-Madison. sombrero.”Usamos una nueva tecnología de cinta superconductora, un diseño desplegable y una nueva configuración para un campo magnético que nunca antes se había explorado”.
HaT significa Halbach Torus, que son imanes en una disposición circular que crean un campo magnético más fuerte en un lado y reducen el campo magnético en el otro.D’Onghia y el colaborador Paolo Desiati del Centro de Astrofísica de Partículas Icecube de Wisconsin (WIPAC) han propuesto un diseño para una bobina magnética liviana, desplegable y con soporte mecánico activada por una cinta superconductora de alta temperatura de próxima generación lanzada recientemente. .
El equipo escribe en su resumen NIAC: “Esta configuración crea un campo magnético externo mejorado que desvía las partículas de radiación cósmica, que se complementa con un campo magnético suprimido en el hábitat del astronauta”.
“La geometría que proponemos crea un campo magnético en el exterior de la nave espacial, pero ningún campo magnético en el interior, por lo que los astronautas no están expuestos”, dijo D’Onghia a Universe Today.“Las propuestas anteriores pueden ser problemáticas porque los campos magnéticos están muy cerca de los rayos cósmicos y los campos magnéticos pueden generar lluvias de partículas secundarias como los neutrones que pueden ser perjudiciales para los astronautas.Nuestro concepto propone un campo magnético abierto que se extiende hacia el espacio”.
D’Onghia dice que su nueva configuración crea un campo magnético externo mejorado que desvía las partículas de radiación cósmica y se complementa con un campo magnético suprimido en el hábitat del astronauta.El equipo cree que su diseño puede convertir más del 50% de los iones Z de mayor energía y los rayos cósmicos (menos de 1 GeV de protones) que causan daño biológico.Esta proporción es suficiente para reducir la dosis de radiación absorbida por los astronautas a un nivel inferior al 5% del nivel de riesgo excesivo de mortalidad por cáncer establecido por la NASA.
Hay dos tipos de radiación que causan problemas para los vuelos espaciales tripulados a largo plazo.Uno es un protón de energía solar que explota después de un evento de erupción 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.
En la Tierra, el campo magnético de nuestro planeta desvía las naves espaciales, brindando protección adicional contra la atmósfera para absorber la radiación cósmica que pasa a través del campo magnético.La idea detrás del blindaje magnético de una nave espacial es permitir que la nave espacial traiga el mismo campo magnético que el de la Tierra.Sin embargo, diseñar un escudo que realmente funcione y que no sea terriblemente pesado ha sido un desafío.
El problema de la radiación cósmica se conoce desde hace mucho tiempo, y D’Onghia dice que ha habido muchas ideas y propuestas para hacer escudos de naves espaciales desde finales de los años 60 y principios de los 70.Sin embargo, nada ha sido factible o rentable hasta ahora.
Universe Today escribió sobre varias ideas anteriores sobre blindaje, incluida una que recibió fondos de NIAC en 2004.El concepto fue dirigido por el ex astronauta Jeffrey Hoffman, pero finalmente el concepto nunca se materializó, y Hoffman me dijo en 2006 que no podía llegar a un diseño convincente a pesar de los cálculos teóricos.
Pero eso no significa que el trabajo del equipo de Hoffman no sea importante.
“El concepto de Hoffman ha ganado popularidad a lo largo de los años, sin duda un interés e inspiración”, dijo D’Onghia en un correo electrónico.“Por ejemplo, todos estamos de acuerdo en que el blindaje activo (como los campos magnéticos artificiales) debe combinarse con el blindaje pasivo (materiales que pueden absorber la radiación) para que sea más efectivo.Una perspectiva cambiante durante la última década es que pueden requerirse configuraciones de campo magnético diferentes a las propuestas anteriormente”.
Cuando el equipo de Hoffman calculó el concepto, los superconductores eran grandes y voluminosos, lo que dificultaba su construcción en el espacio.
“Nueva generación de superconductores, comoLevico, que planeamos usar) a temperaturas críticas altas en los últimos años”, dijo D’Onghia.“Estos superconductores son muy livianos (parecen cinta) y económicos, y podrían ser un verdadero cambio de juego para este proyecto”.
Los diseños anteriores, que incluían bobinas magnéticas, pesaban 300 toneladas cada uno.D’Onghia dijo que su equipo planea usar ocho bobinas y pudo reducir el peso de cada bobina a tres toneladas.Sin embargo, todavía están trabajando para optimizar el diseño con una subvención de NIAC.
“Todavía tenemos que trabajar para reducir el peso y usar nuevos materiales”, dijo D’Onghia.”Es un gran desafío y planeamos seguir trabajando duro para resolver esto”.
Puede leer la propuesta NIAC del equipo aquí.
por quéPuede leer más sobre el trabajo del Dr. D’Onghia en Mad Astrophysics.
Leyenda de la imagen principal:Representación artística del concepto CREW-HaT para crear escudos magnéticos para naves espaciales.Crédito: Elena D’Onghia.