Quanto sono pericolose le radiazioni cosmiche per l'uomo?

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

La terra è una culla unica di tutti gli esseri viventi. Protetti dalla sua atmosfera e dal campo magnetico, non possiamo pensare alle minacce di radiazioni, tranne quelle che creiamo con le nostre stesse mani. Tuttavia, tutti i progetti di esplorazione spaziale, vicini e lontani, si scontrano invariabilmente con il problema della sicurezza dalle radiazioni. Lo spazio è ostile alla vita. Non siamo attesi lì.

L'orbita della Stazione Spaziale Internazionale è stata sollevata più volte e ora la sua altezza supera i 400 km. Ciò è stato fatto per allontanare il laboratorio volante dagli strati densi dell'atmosfera, dove le molecole di gas rallentano ancora notevolmente il volo e la stazione sta perdendo quota. Per non correggere troppo spesso l'orbita, sarebbe bene elevare la stazione ancora più in alto, ma questo non si può fare. La fascia di radiazione inferiore (protonica) inizia a circa 500 km dalla Terra. Un lungo volo all'interno di una qualsiasi delle cinture di radiazioni (e ce ne sono due) sarà disastroso per gli equipaggi.

Cosmonauta-liquidatore

Tuttavia, non si può dire che non ci siano problemi di sicurezza contro le radiazioni all'altitudine alla quale l'ISS sta attualmente volando. Innanzitutto, nell'Atlantico meridionale c'è una cosiddetta anomalia magnetica brasiliana, o atlantica meridionale. Qui, il campo magnetico terrestre sembra abbassarsi e, con esso, la fascia di radiazione inferiore risulta essere più vicina alla superficie. E l'ISS lo tocca ancora, volando in questa zona.

In secondo luogo, l'uomo nello spazio è minacciato dalla radiazione galattica, un flusso di particelle cariche che si precipita da tutte le direzioni e ad una velocità tremenda, generato da esplosioni di supernova o dall'attività di pulsar, quasar e altri corpi stellari anomali. Alcune di queste particelle sono trattenute dal campo magnetico terrestre (che è uno dei fattori nella formazione delle fasce di radiazione), mentre l'altra parte perde energia nelle collisioni con le molecole di gas nell'atmosfera.

Qualcosa raggiunge la superficie della Terra, così che un piccolo sfondo radioattivo è presente sul nostro pianeta assolutamente ovunque. In media, una persona che vive sulla Terra che non ha a che fare con fonti di radiazioni riceve una dose di 1 millisievert (mSv) all'anno. Un astronauta sulla ISS guadagna 0,5-0,7 mSv. Quotidiano!

cinture di radiazioni

Le fasce di radiazione della Terra sono regioni della magnetosfera in cui si accumulano particelle cariche di alta energia. La fascia interna è costituita principalmente da protoni, quella esterna da elettroni. Nel 2012 è stata scoperta un'altra cintura dal satellite della NASA, che si trova tra le due conosciute.

"Si può fare un confronto interessante", afferma Vyacheslav Shurshakov, capo del dipartimento di radioprotezione dei cosmonauti presso l'Istituto di problemi biomedici dell'Accademia delle scienze russa, candidato di scienze fisiche e matematiche. - La dose annuale consentita per un dipendente di una centrale nucleare è considerata di 20 mSv - 20 volte più di quella che riceve una persona normale. Per gli specialisti della risposta alle emergenze, queste persone appositamente addestrate, la dose annua massima è di 200 mSv. Questa è già 200 volte più della dose abituale e … praticamente la stessa quantità di un astronauta che ha lavorato sulla ISS per un anno."

Attualmente, la medicina ha stabilito un limite massimo di dose, che non può essere superato durante la vita di una persona per evitare gravi problemi di salute. Questo è 1000 mSv, o 1 Sv. Quindi, anche un dipendente della centrale nucleare con i suoi standard può lavorare tranquillamente per cinquant'anni senza preoccuparsi di nulla.

L'astronauta, invece, esaurirà il suo limite in soli cinque anni. Ma, anche dopo aver volato per quattro anni e aver guadagnato i suoi 800 mSv legali, difficilmente gli sarà consentito un nuovo volo della durata di un anno, perché ci sarà la minaccia di superare il limite.

“Un altro fattore di rischio di radiazioni nello spazio, - spiega Vyacheslav Shurshakov, - è l'attività del Sole, in particolare le cosiddette emissioni di protoni. Al momento dell'espulsione, in breve tempo, un astronauta sulla ISS può ricevere ulteriori 30 mSv. È positivo che gli eventi protonici solari si verifichino raramente - 1-2 volte in un ciclo di attività solare di 11 anni. È negativo che questi processi si verifichino stocasticamente, in un ordine casuale e siano difficili da prevedere.

Non ricordo in modo tale che saremmo stati avvertiti in anticipo dalla nostra scienza dell'imminente rilascio. Questo di solito non è il caso. I dosimetri sulla ISS mostrano improvvisamente un aumento dello sfondo, chiamiamo specialisti sul Sole e riceviamo conferma: sì, c'è un'attività anomala della nostra stella. È a causa di eventi protonici solari così improvvisi che non sappiamo mai esattamente quale dose l'astronauta porterà con sé dal volo.

Particelle pazze

I problemi di radiazioni per gli equipaggi diretti su Marte inizieranno già sulla Terra. Una nave del peso di 100 tonnellate o più dovrà essere accelerata a lungo in un'orbita terrestre bassa e parte di questa traiettoria passerà all'interno delle cinture di radiazione. Queste non sono più ore, ma giorni e settimane. Inoltre, andando oltre la magnetosfera e la radiazione galattica nella sua forma originale, molte particelle cariche pesanti, il cui impatto sotto l'"ombrello" del campo magnetico terrestre si fa sentire poco.

"Il problema è", afferma Vyacheslav Shurshakov, "che l'effetto delle particelle sugli organi critici del corpo umano (ad esempio il sistema nervoso) è stato poco studiato oggi. Forse le radiazioni faranno perdere la memoria all'astronauta, causeranno reazioni comportamentali anormali e aggressività. Ed è molto probabile che questi effetti non siano correlati alla dose. Fino a quando non saranno stati accumulati dati sufficienti sull'esistenza di organismi viventi al di fuori del campo magnetico terrestre, è molto rischioso intraprendere lunghe spedizioni spaziali".

Quando gli esperti di radioprotezione suggeriscono che i progettisti di veicoli spaziali aumentino la biosicurezza, rispondono a una domanda apparentemente abbastanza razionale: “Qual è il problema? Qualcuno dei cosmonauti è morto per malattia da radiazioni? Purtroppo le dosi di radiazioni ricevute a bordo nemmeno delle astronavi del futuro, ma le solite ISS, pur rientrando negli standard, non sono affatto innocue.

Per qualche ragione, i cosmonauti sovietici non si sono mai lamentati della loro vista - a quanto pare, avevano paura per la loro carriera, ma i dati americani mostrano chiaramente che le radiazioni cosmiche aumentano il rischio di cataratta e opacità del cristallino. Gli esami del sangue degli astronauti mostrano un aumento delle aberrazioni cromosomiche nei linfociti dopo ogni volo spaziale, che è considerato un marker tumorale in medicina. In generale, si è concluso che ricevere una dose ammissibile di 1 Sv nel corso della vita accorcia la vita in media di tre anni.

Rischi lunari

Uno degli argomenti "forti" dei sostenitori della "cospirazione lunare" è l'affermazione che attraversare le cinture di radiazioni ed essere sulla luna, dove non c'è campo magnetico, causerebbe l'inevitabile morte degli astronauti per malattia da radiazioni. Gli astronauti americani hanno dovuto davvero attraversare le cinture di radiazioni della Terra: protoniche ed elettroniche. Ma questo è successo solo per poche ore, e le dosi ricevute dagli equipaggi dell'Apollo durante le missioni si sono rivelate significative, ma paragonabili a quelle ricevute dai veterani della ISS. "Certo, gli americani sono stati fortunati", afferma Vyacheslav Shurshakov, "dopotutto, durante i loro voli non si è verificato un solo evento di protoni solari. Se ciò accadesse, gli astronauti riceverebbero dosi subletali - non 30 mSv, ma 3 Sv.

Bagna i tuoi asciugamani

"Noi, specialisti nel campo della sicurezza contro le radiazioni", afferma Vyacheslav Shurshakov, "insistiamo sul rafforzamento della protezione degli equipaggi. Ad esempio, sulla ISS, le più vulnerabili sono le cabine dei cosmonauti, dove riposano. Non c'è massa aggiuntiva lì e solo una parete metallica spessa diversi millimetri separa una persona dallo spazio esterno. Se riduciamo questa barriera all'equivalente in acqua accettato in radiologia, è solo 1 cm di acqua.

Per fare un confronto: l'atmosfera terrestre, sotto la quale ci nascondiamo dalle radiazioni, è equivalente a 10 m di acqua. Di recente abbiamo proposto di proteggere le cabine degli astronauti con uno strato aggiuntivo di asciugamani e tovaglioli imbevuti d'acqua, che ridurrebbe notevolmente gli effetti delle radiazioni. Sono in fase di sviluppo farmaci per la protezione dalle radiazioni, sebbene non siano ancora utilizzati sulla ISS.

Forse, in futuro, usando i metodi della medicina e dell'ingegneria genetica, saremo in grado di migliorare il corpo umano in modo che i suoi organi critici siano più resistenti ai fattori di radiazione. Ma in ogni caso, senza un'attenzione particolare della scienza a questo problema, si possono dimenticare i voli spaziali a lunga distanza.