Nello scorso articolo di introduzione alle radiazioni, ne avevamo visto la natura, le caratteristiche, i modi in cui ne viene quantificato l’assorbimento. Cerchiamo adesso, di capire quali sono i limiti di esposizione e che cosa abbiamo imparato dalle passate missioni.

I limiti di esposizione specifici vengono identificati in base ad età e sesso.

La dose media tipica per una persona sulla Terra è circa 360 mrems (Roentgen equivalent man) all’anno, o 3,6 mSv, che è una piccola dose. Tuttavia, gli standard internazionali consentono l’esposizione a circa 5000 mrems (50 mSv) all’anno per coloro che lavorano a contatto con materiale radioattivo. Per i voli spaziali, il limite è 20 volte superiore.

La NASA pone per l’esposizione alle radiazioni in orbita terrestre bassa un limite di 1000 mSv/anno, o 1000 rem/anno in base al genere e all’età dell’astronauta (i valori sono più bassi per gli astronauti più giovani). È importante considerare l’inizio dell’esposizione alle radiazioni e notare che una persona più giovane, avendo più vita da vivere, possiede una possibilità maggiore di sviluppare successivamente problemi di salute. Sebbene il tipo di radiazione sia diverso, per fare un paragone, 1 mSv di radiazione spaziale equivale approssimativamente ad essere sottoposti a tre RX al torace. Sulla Terra, riceviamo una media di 2 mSv ogni anno dalla sola “radiazione di fondo”.

Nel tempo, la NASA ha raccolto una varietà di radiazioni e dati ambientali dalla Luna e da Marte. Durante la missione Lunar Prospector, gli scienziati hanno scoperto come esistano alcune aree della Luna che presentano un campo magnetico debole; i campi magnetici hanno la capacità di deviare piccole quantità di radiazioni, per cui siti in cui vi è la presenza di questi campi sono leggermente più protetti e potrebbero essere siti candidati per porre basi sulla Luna. Anche Marte ha campi magnetici simili, più grandi di quelli del nostro satellite; tuttavia, questi campi magnetici non modificheranno sostanzialmente il livello di esposizione alle radiazioni. È stato appurato come sia la Luna che Marte siano ancora estremamente vulnerabili agli effetti delle radiazioni spaziali nonostante i campi magnetici localizzati. Non possiedono campi magnetici globali come quelli della Terra – le loro superfici non sono schermate dalla SPE (Solar Particle Events) che erutta dalla Superficie del sole – e non hanno atmosfere dense, anzi, si può affermare che alla Luna manchi un’atmosfera del tutto.

Quali sono i problemi di salute cui si può andare incontro?

I rischi per la salute includono il cancro, danni ai sistemi cardiovascolare e nervoso, cataratta ed effetti ereditari, che possono, quindi, essere trasmessi alla prole.

Poiché esistono limitati dati sulla risposta dell’organismo alle radiazioni spaziali, gli scienziati hanno messo a punto dei modi per stimare i rischi. Tutto ciò è basato su calcoli teorici e sperimentazioni: i ricercatori hanno, infatti, analizzato gli effetti biologici in strutture in cui l’ambiente spaziale poteva essere simulato, per ridurre il rischio degli astronauti e assicurare la corretta misurazione delle dosi che essi ricevono sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) ma anche in futuri veicoli spaziali, e per sviluppare materiali avanzati in grado di migliorare la radioprotezione.

Per oltre 35 anni, la NASA ha osservato e monitorato la dose di radiazione ricevuta da tutti gli astronauti che hanno viaggiato nello spazio, come si evince dalla tabella sotto riportata, in cui notabili sono la dose media di radiazione ricevuta. Ricordiamo nuovamente che il Gray, unità di misura definita da Harold Louis Gray, indica la dose ASSORBITA: una esposizione di 1 Gray corrisponde ad una radiazione che deposita un Joule x Kg di materia (sia sui tessuti biologici che su qualsiasi altra cosa).

Inoltre, mentre si trovavano sulla superficie lunare, gli astronauti hanno condotto una serie di esperimenti per studiare i meteoroidi (SPIEGARE COSA SONO?), l’attività sismica, il flusso di calore, la distribuzione dei campi magnetici e l’attività del vento solare. Infatti, un altro importante elemento da tenere in considerazione è il tempo meteorologico spaziale: le condizioni che si verificano nello spazio possono interessare sia la navicella che le persone. I processi meteorologici spaziali includono cambiamenti del campo magnetico interplanetario, cambiamenti del vento solare (energia che fluisce dal Sole sotto forma di particelle). Quindi è essenziale decidere quale sia il momento migliore per viaggiare e quali materiali debbano essere usati in relazione a quanto detto prima. Per poter pianificare una data di lancio si dovrà, quindi, comprendere in che modo l’attività solare influisca sull’ambiente di radiazioni circostante.

Quali sono i fattori che determinano la quantità di radiazioni che gli astronauti ricevono?

Ne esistono principalmente tre:

1) altitudine – ad altitudini più elevate, il campo magnetico terrestre è più debole, di conseguenza c’è meno protezione contro le particelle ionizzanti ed i veicoli spaziali passano più spesso attraverso i fasci di radiazioni;

2) ciclo solare – il Sole ha un ciclo annuale che culmina con l’aumento e l’intensità dei brillamenti solari;

3) suscettibilità individuale – questo è un aspetto su cui i ricercatori stanno ancora lavorando per determinare cosa renda una persona più suscettibile agli effetti delle radiazioni rispetto ad un’altra.

È chiaro come l’organismo degli astronauti sia influenzato dal clima spaziale, e quest’ultimo è a sua volta influenzato dall’attività solare. Gli scienziati hanno scoperto, considerando cicli avvenuti in 11 anni, che le macchie solari hanno avuto in incremento e decremento interessanti, come mostrato dal grafico sotto riportato:

Ne risulta che il sole è leggermente più luminoso quando ci sono molte macchie solari: durante questi periodi infatti, il sole produce più attivamente CME-il cui numero varia con il ciclo solare- quindi il quantitativo di radiazioni subisce un aumento. È stato quindi appurato che il sole può produrre più SPE e CME durante questo periodo, ma non è ancora possibile sapere in anticipo quando questi eventi si verificheranno.

Inoltre, gli astronauti e la stessa ISS sono ampiamente protetti dal campo magnetico terrestre perché in questo caso si trovano in una orbita terrestre bassa, ma durante un lungo viaggio nello spazio verso la Luna (240.000 miglia o 385.000 chilometri di distanza) o Marte (35.000.000 miglia o 56.300.000 chilometri di distanza al più vicino approccio), astronauti e i loro veicoli si avventureranno molto al di fuori del raggio di 30.000 miglia dello scudo magnetico protettivo terrestre. Per queste eventuali spedizioni, i livelli di radiazione saranno così alti che per proteggere saranno necessari rifugi anti-tempesta appositamente progettati, dato che gli astronauti riceverebbero dosi mortali di radiazioni durante gli alti periodi SPE/CME. Per operazioni sicure, un sistema coordinato di satelliti monitorerà il tempo spaziale per aiutare ad avvertire gli astronauti quando è necessario entrare nei loro rifugi. Questo perché, sebbene le variazioni dell’attività solare complessiva possano essere considerate abbastanza stabili su un ciclo di 11 anni, è sempre necessario tenere in considerazione l’improvvisa comparsa di eventi come brillamenti solari, SPE e CME che attualmente, come detto in precedenza, non possono essere previsti.

Lia Sajeva

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