Un chaleco ensayado en Artemis I podría reducir hasta un 60% la radiación de una tormenta solar

Viajar a la Luna o a Marte significa abandonar la protección que la Tierra ofrece frente a la radiación espacial. Entre los peligros están las tormentas solares, episodios capaces de lanzar al espacio grandes cantidades de protones que, si alcanzan una nave, pueden atravesar su blindaje y dañar las células y el ADN de los astronautas. Un estudio basado en las mediciones de la misión Artemis I indica que un chaleco diseñado para proteger especialmente los órganos más vulnerables podría reducir cerca de un 60% la dosis recibida durante una gran tormenta solar y alrededor de un 40% cuando las partículas son más energéticas y difíciles de frenar.

Dos pasajeras en una misión sin tripulación

Artemis I despegó el 16 de noviembre de 2022 y regresó a la Tierra el 11 de diciembre, después de 25 días de viaje alrededor de la Luna. Fue el primer gran ensayo del programa con el que la NASA pretende devolver seres humanos a la superficie lunar. La cápsula Orión debía demostrar que podía realizar el viaje y regresar de forma segura antes de poner vidas humanas a bordo.

Sin embargo, dos de sus asientos estaban ocupados. Allí viajaban Helga y Zohar, dos maniquíes antropomórficos femeninos diseñados específicamente para estudiar cómo penetra la radiación en el cuerpo. Formaban parte de MARE, un experimento codirigido por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), la Agencia Espacial Israelí y la NASA. A partir de los datos recogidos durante aquella misión, un nuevo estudio publicado en Science Advances ha evaluado AstroRad, un chaleco desarrollado por StemRad y Lockheed Martin para proteger a los astronautas frente a episodios intensos de radiación espacial.

Los modelos eran femeninos porque los actuales cálculos de riesgo radiológico estiman una mayor probabilidad de cáncer inducido por radiación en mujeres. Zohar llevaba el chaleco; Helga, no. Cada torso estaba formado por 38 secciones de materiales que reproducen la respuesta de distintos tejidos y, entre ambos, incorporaban 34 detectores activos además de dosímetros pasivos. Las tomografías realizadas antes del vuelo permitieron construir también réplicas digitales con 261 estructuras anatómicas.

Protección selectiva

El chaleco AstroRad pesa unos 26 kilos y está compuesto principalmente por polietileno de alta densidad, un material rico en hidrógeno especialmente eficaz para frenar protones. Su peculiaridad está en que no ofrece el mismo grosor en todo el cuerpo. Concentra la protección sobre la médula ósea, los pulmones, el colon, el estómago, las mamas y los ovarios. Si la cantidad de blindaje que puede llevar una nave es limitada, conviene colocarlo donde pueda evitar una mayor parte del daño biológico.

Pero Artemis I planteó un inconveniente para evaluar el chaleco. Durante la misión no se produjo ninguna gran tormenta solar. El equipo tuvo que buscar otra forma de averiguar cómo se habría comportado AstroRad en la situación para la que había sido diseñado.

La oportunidad apareció durante el tránsito de Orión por el cinturón interior de Van Allen, una región en la que el campo magnético terrestre mantiene atrapados numerosos protones de alta energía. Aunque su distribución energética no es idéntica a la de una tormenta solar, resultó suficientemente parecida para comprobar si el modelo informático reproducía correctamente las dosis medidas dentro de la nave.

Los investigadores simularon primero aquel tramo real y comprobaron que los resultados concordaban estrechamente con los detectores de Helga y Zohar. Después sustituyeron en el modelo esa radiación por la de dos grandes episodios solares históricos, los de agosto de 1972 y octubre de 1989. También tuvieron en cuenta que Orión no protege igual en todas las direcciones y que una persona se movería por la cabina durante un episodio que puede prolongarse durante horas o días.

Hasta un 60% menos de dosis

En el modelo más realista, que representaba un cuerpo femenino completo, una tormenta como la de agosto de 1972 habría supuesto una dosis efectiva de 204,2 milisieverts sin chaleco y de 85,3 con AstroRad, un 58,2% menos. El milisievert es la unidad que se utiliza para expresar el efecto de la radiación sobre el organismo. No mide solo cuánta energía recibe el cuerpo, sino también cuánto daño puede causar.

El resultado fue menor, aunque todavía considerable, al reproducir la tormenta de octubre de 1989. Sus protones eran más energéticos y, por tanto, más penetrantes. La dosis estimada pasó de 219 a 138,2 milisieverts, una reducción del 36,9%.

El equipo quiso comprobar después si realmente compensaba concentrar el blindaje en determinadas zonas. Para ello realizó una simulación adicional con los parámetros de un traje imaginario de polietileno que pesaba exactamente lo mismo que AstroRad y repartía el material de manera uniforme por casi todo el cuerpo. La prueba evidenció que protegía un 30% menos.

Una protección complementaria

Los resultados adquieren dimensión al compararlos con los límites de exposición de los astronautas. La NASA establece actualmente un máximo acumulado de 600 milisieverts de dosis efectiva a lo largo de la carrera profesional y utiliza 250 milisieverts como límite para planificar la exposición a una tormenta con las características de la de octubre de 1989. “Para una misión lunar o marciana de larga duración, reducir el impacto de una sola tormenta solar importante en ese riesgo a lo largo de la vida puede ser de suma importancia”, explica Jordan Houri, investigador de StemRad y primer autor del estudio, para La Vanguardia.

Eso no convierte al chaleco en una solución contra toda la radiación del espacio. Tampoco pretende sustituir el refugio que la tripulación de Orión puede improvisar colocando carga y suministros alrededor de las zonas menos protegidas de la cabina. “El chaleco se desarrolló como una medida de emergencia y solo sería necesario usarlo cuando los niveles de radiación sean elevados”, señala Houri. Esos periodos pueden durar varias horas o incluso algunos días. Su principal ventaja, añade, es que “el blindaje se mueve con el astronauta, lo que le permite permanecer protegido mientras se desplaza por la cabina y realiza operaciones esenciales de la misión”. El diseño ya había sido probado por astronautas en la Estación Espacial Internacional para evaluar su ergonomía y, según Houri, algunos llegaron incluso a dormir con él puesto.

Su incorporación a futuras misiones Artemis todavía no está decidida. El despliegue operativo dependerá de los requisitos de cada misión, incluyendo su duración, capacidad de carga útil y la fase del ciclo solar”, afirma el investigador. “Originalmente habíamos planeado almacenar chalecos AstroRad en la estación Gateway para que las tripulaciones los usaran cuando fuera necesario, pero Gateway se canceló a medida que la arquitectura Artemis de la NASA evolucionaba”.

El estudio aporta una pieza más para afrontar un problema que ganará peso a medida que las misiones tripuladas se alejen de la Tierra y se prolonguen en el tiempo, desde los próximos viajes a la Luna hasta una eventual presencia humana permanente en su superficie.