¿Podemos viajar al planeta Marte?

17 Sep 2015

From the OSR Blog

La Nasa tiene un misterio que resolver, o sea, ¿podemos mandar personas a Marte o no? Es una cuestión de radiación, porque conocemos el nivel y la cantidad de radiación que hay ahí fuera, entre la Tierra y Marte, pero no estamos seguros del modo que reaccionará el cuerpo humano frente a ella.

Los astronautas de la Nasa han estado en el espacio, ocasionalmente, desde hace casi cincuenta años. Salvo durante un par de rápidos viajes a la Luna, nunca han permanecido lejos de la Tierra durante un largo período de tiempo. El espacio está repleto de protones originados por las llamaradas solares, rayos gamma que provienen de los agujeros negros recién nacidos y otros rayos cósmicos procedentes de explosiones estelares. Un largo viaje hasta Marte, sin grandes planetas en las cercanías que actúen como escudos reflectores de esa radiación, va a ser una nueva aventura.

El peligro de las radiaciones: rayos cósmicos y rayos gamma

La Nasa mide el peligro de las radiaciones en unidades de riesgo cancerígeno. Un norteamericano saludable de 40 años, no fumador, tiene una probabilidad (20%) enorme de morir eventualmente a causa del cáncer. Eso si permanece en la Tierra, pero si viajase a Marte el riesgo aumentaría. La pregunta es ¿cuánto?

Según un estudio del 2001, sobre gente expesta a grandes dosis de radiación – por ejemplo los supervivientes de la bomba atómica de Hiroshima, e irónicamente, los pacientes de cáncer que se han sometido a radioterapia -, el riesgo inherente a una misión tripulada a Marte que durase 1000 días, caería entre un 1% y 19%. La respuesta más probable es un 3,4% pero el margen de error es muy amplio. Lo curioso es que es aún peor para las mujeres. Debido a los pechos y ovarios, el riesgo en astronautas femeninas es prácticamente el doble que el de sus compañeros varones.

Los investigadores que realizaron el estudio asumieron que la nave a Marte se construiría principalmente de aluminio, como la cápsula de Apolo. La “piel” de la nave espacial absorbería casi la mitad de la radiación que impactase contra ella.

Podríamos construir una nave espacial usando aluminio y de cabeza a Marte. El aluminio es el material favorito en la construcción de naves, debido a su ligereza y fortaleza y a la larga experiencia que, desde hace décadas, tienen los ingenieros con su manejo en la industria aeroespacial. Pero si fuese del 19% nuestro astronauta de 40 y pico años se enfrentaría a un riesgo de fallecer por cáncer del 20% más el 19%, es decir, el 39% tras su retorno a la Tierra. Eso no es aceptable, el margen de error es amplio por una buena razón. La radiación del espacio es una mezcla de rayos gamma, protones altamente energéticos y rayos cósmicos. Las ráfagas de explosiones atómicas y los tratamientos contra el cáncer, que es en lo que se basan muchos estudios, no son un sustituto fiable para la radiación real.

La mayor amenaza para los astronautas en ruta a Marte es la de los rayos cósmicos galácticos. Estos rayos se componen de partículas aceleradas a casi la velocidad de la luz, provenientes de las explosiones de supernovas lejanas. Los más peligrosos son los núcleos ionizados pesadamente. Una oleada de estos rayos atravesaría la coraza de la nave y la piel de los humanos como diminutas balas de cañon, rompiendo las hebras de las moléculas de ADN, dañando los genes y matando a las células.

Los astronautas se han visto expuestos muy raramente a una dosis completa de estos rayos del espacio profundo. Consideremos la Estación Espacial Internacional (ISS) que orbita a sólo 400 km sobre la superficie de la Tierra. El cuerpo de nuestro planeta solamente intercepta un tercio de los rayos cósmicos antes de que alcancen a la ISS. Otro tercio es desviado por la magnetosfera terrestre. Los astronautas de la lanzadera espacial se benefician de reducciones similares.

Los astronautas del proyecto Apolo que viajaron a la Luna absorbieron dosis mayores, casi tres veces de la ISS, pero solo durante pocos días en la travesía de la Tierra a la Luna. En su camino a la Luna, los astronautas informaron haber visto destellos de rayos cósmicos en sus retinas, y ahora, muchos años más tarde, algunos de ellos han desarrollado cataratas. Por otro lado no parecen haber sufrido demasiado, pero los astronautas que viajen a Marte estarían ahí fuera durante un año o más. Sin embargo, todavía no podemos estimar con certidumbre lo que los rayos cósmicos harán cuando nos veamos expuestos a ellos durante tanto tiempo.

¿Qué clase de nave construir para viajar a Marte?

Esta duda será el objetivo de la misión del nuevo laboratorio de Radiación Espacial de la Nasa, con sede en las instalaciones del Laboratorio Nacional Brookhaven, localizado en Nueva York, dependiente del Departamento de Energía de los EE. UU y que fue inaugurado en Octubre del 2003. En el Laboratorio de Radiación hay aceleradores de partículas que pueden simular los rayos cósmicos.

Los investigadores exponen células y tejidos de mamífero  haces de partículas, y luego inspeccionan los daños. El objetivo es reducir la incertidumbre en las estimaciones de riesgo a sólo un pequeño porcentaje para el año 2015.

Una vez que conozcamos el riesgo, la Nasa puede decidir que clase de nave espacial ha de construirse. Es posible que los materiales utilizados hasta ahora, como el aluminio, no sean lo bastante buenos. ¿Por qué no hacer una nave de plástico?

Los plásticos son ricos de hidrógeno, un elemento que hace un gran trabajo como absorbente de rayos cósmicos. El polietileno, por ejemplo, el mismo material con el que se hacen las bolsas de basura, absorbe un 20% más de rayos cósmicos que el aluminio. Cierta forma de polietileno reforzado, desarrollado por el Centro de Vuelo Espacial Marshall, es diez veces más fuerte que el aluminio además de ser más ligero. Este podría ser el material elegido para la construcción de la nave espacial, si podemos fabricarlo lo suficiente barato.

Si el plástico no fuese lo bastante bueno, entonces podría requerirse la presencia de hidrógeno puro. Este gas bloquea los rayos cósmicos de dos a cinco veces más que el aluminio. Algunos diseños avanzados de nave espacial necesitan grandes tanques de hidrógeno como combustible, de modo que podríamos proteger a la tripulación de la radiación envolviendo los habitáculos con los tanques.

¿Podemos ir a Marte? Puede que si, pero antes debemos resolver la cuestión del nivel de radiación que puede soportar nuestro cuerpo, y qué clase de nave espacial necesitamos construir.