A lo largo de su vuelo hasta Marte, el rover Curiosity fue registrando la radiación cósmica y solar que actuó sobre la nave. Los datos han permitido calcular que, con los sistemas de propulsión y protección actuales, la dosis recibida en un viaje de ida y vuelta al planeta rojo rondaría los 0,66 sievert, un dato de gran interés para las futuras misiones tripuladas al planeta rojo. Las agencias espaciales proponen que las tripulaciones no superen dosis de 1 sievert.
El medidor RAD fue registrando la radiación durante el viaje de Curiosity a Marte. / NASA
Durante la mayor parte de los 253 días que duró el viaje a Marte del rover Curiosity, que salió de la Tierra en noviembre de 2011, su medidor RAD –Radiation Assessment Detector– fue registrando la radiación dentro de la nave.
Ahora se publican en Science los datos, que ofrecen una idea a los científicos del peligro que puede suponer esta radiación ionizante para las misiones con humanos que se están preparando al planeta rojo.
Los resultados han servido para deducir que la dosis equivalente que recibiría un astronauta solo durante el viaje de ida y vuelta, sin contar la estancia y con los blindajes antirradiación y sistemas de propulsión actuales, sería de unos 0,66 sievert (Sv). El tiempo en la superficie marciana podría aumentar considerablemente esta cifra.
La dosis equivalente mide el efecto de las radiaciones sobre los tejidos biológicos, y la exposición prolongada a dosis de 1 Sv se asocia con un aumento del 5% en el riesgo de padecer un cáncer mortal, según diversos estudios. De hecho las agencias espaciales proponen que las tripulaciones no superen ese valor.
Por comparar, la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) y la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA) recomiendan no superar una dosis de 0,1 Sv al año en las instalaciones terrestres. Los tripulantes de la Estación Espacial Internacional, por ejemplo, también lo cumplen.
“Dejamos a otros la valoración sobre qué niveles de riesgo son aceptables en las misiones tripuladas”, comenta a SINC el autor principal del estudio, Cary Zeitlin, del Southwest Research Institute (EEUU), que subraya: “El trabajo de nuestro equipo es tomar las mejores medidas posibles para que las personas que tengan que tomar las decisiones dispongan de una información muy precisa”.
Los rayos cósmicos galácticos y la exposición a las partículas energéticas solares supondrán riesgos para la salud de los viajeros
Lo que sí destaca el científico son las dos formas de radiación que supondrán un riesgo para la salud en los largos viajes espaciales: la dosis baja pero constante de rayos cósmicos galácticos (GCR) y la posible exposición súbita a las partículas energéticas solares (SEP) procedentes de una llamarada del Sol.
“Un evento SEP podría causar grandes problemas en una misión a Marte, pero estadísticamente es algo poco probable, además de que las naves espaciales para estos viajes contarían con un ‘refugio frente a la tormenta’, un pequeño habitáculo bien blindado donde la gente pudiera cobijarse”, señala Zeitlin.
“Por otra parte, el daño biológico de la exposición a los iones pesados de los GCR todavía no se conoce bien, por lo que es difícil protegerse de este tipo de partículas –añade–. Por tanto, yo diría que estos rayos cósmicos galácticos suponen el problema más grande”.
Respecto a las formas de protegerse frente a la radiación, el investigador recuerda los tres métodos que se aplican en la Tierra: “A las personas que trabajan en instalaciones terrestres con fuentes de radiación se les enseña que hay tres puntos clave: maximizar la distancia a la fuente, poner un blindaje protector entre medias y reducir al mínimo el tiempo de exposición”.
¿Viajes más cortos?
Según Zeitlin, la primera medida no tiene sentido en el espacio porque la fuente está en todas partes, y el blindaje ayuda solo un poco, por lo que minimizar el tiempo de exposición es lo que realmente ayudaría: “Esto significa que lo mejor sería desarrollar sistemas de propulsión más rápidos para hacer el viaje más corto”.
Los científicos también proponen e investigan el desarrollo de contramedidas frente a la radiación, como medicamentos o suplementos nutricionales que los tripulantes pudieran tomar durante el largo viaje.
En cualquier caso, los datos que ha tomado y sigue tomando el Curiosity van a resultar de gran interés, no solo para conocer la radiación, sino también muchos otros aspectos del entorno y las condiciones que se encontrarán los astronautas.
AMPLIACION
La radiación de un viaje a Marte, como hacerse más de 30.000 radiografías
- La exposición, medida durante el vuelo del Curiosity al Planeta rojo, roza los límites aceptables para un astronauta durante toda su carrera
El viaje a Marte es el próximo gran reto del ser humano en el espacio, un sueño que la NASA espera hacer realidad en las próximas dos décadas y que incluso planean llevar a cabo algunas entidades privadas con más o menos temeridad. Pero la hazaña está plagada de peligros, entre ellos los que supone estar sometido a altas dosis de radiación de partículas provenientes del espacio durante el trayecto. Por primera vez, científicos han calculado la cantidad de radiación que recibiría un astronauta con billete de ida y vuelta a Marte a partir de los datos recogidos durante el viaje de 560 millones de kilómetros y 253 días que realizó la Mars Science Laboratory, la misión que depositó al rover Curiosity en la superficie marciana el pasado agosto. La exposición acumulada, solo en el viaje de ida y vuelta, sin contar la estancia más o menos prolongada en el Planeta rojo, equivale a hacerse un escáner de cuerpo entero cada cinco o seis días, algo así como más de 33.000 radiografías de tórax. Según publican los investigadores en la revista Science, los resultados rozan los límites de radiación -incluso quizás los sobrepasen-, que distintas agencias espaciales estipulan como aceptables para un astronauta en toda su carrera.
Mientras la Mars Science Laboratory volaba con destino a Marte, un detector instalado por investigadores del Southwest Research Institute de San Antonio, Texas (EE.UU.) realizó mediciones detalladas de la radiación de partículas energéticas que llegaban al interior de la nave. La cápsula estaba protegida por un complejo escudo parecido al que posiblemente utilizarán los futuros viajes tripulados al espacio, al menos con la tecnología actual, por lo que los científicos creen que sus resultados son mucho más fiables que las mediciones realizadas, por ejemplo, en las naves Apolo, que apenas tenían protección. Eso sí, son representativos para un viaje en condiciones de baja a moderada actividad solar.
«Entender el entorno de radiación dentro de una nave espacial que lleva seres humanos a Marte o a otros destinos del espacio profundo es fundamental para la planificación de futuras misiones tripuladas», afirma Cary Zeitlin, autor principal del estudio. «En base a nuestras mediciones, a menos que los sistemas de propulsión avancen rápidamente, una gran parte de la exposición a la radiación se recibirá durante el viaje de ida y vuelta, cuando la nave espacial y sus habitantes estarán expuestos a la radiación ambiental en el espacio interplanetario, protegidos solo por la propia nave», explica.
Dos formas de radiación plantean posibles riesgos para la salud de los astronautas en el espacio: una crónica, proveniente de los rayos cósmicos galácticos y otra a corto plazo provocada por una tormenta solar o una eyección de masa coronal. Las primeras, de alta energía, son las más preocupantes, ya que contienen iones pesados que pueden causar más daños biológicos que otros tipos de partículas y, además, son muy penetrantes, no se detienen ante el blindaje de las naves espaciales. «Una nave probablemente supondría un buen refugio contra las partículas solares, pero los rayos cósmicos son más difíciles de detener, ni siquiera un casco de aluminio de 30 centímetros de espesor cambiaría mucho la dosis», apunta Zeitlin.
Una dosis de radiación cósmica equivale a 1,8 milisievert (mSv) por día de crucero, cuando una radiografía de tórax es de apenas 0,02 mSv. Es como si el astronauta se sometiera a 90 radiografías diarias. «El total para un viaje de ida y vuelta a Marte sería de aproximadamente 0,66 Sievert (Sv) con los sistemas de propulsión actuales», dice Zeitlin. Algo así como hacerse 60 TAC o 33.000 radiografías de tórax (las más suaves). El tiempo pasado en la superficie de Marte podría aumentar considerablemente la dosis total, dependiendo de las condiciones de blindaje y la duración de la estancia.
Los efectos, en los hijos o nietos
La radiación medida está «justo en el límite, o posiblemente sobre el límite, de lo que es considerado aceptable» que reciba un astronauta a lo largo de su carrera, según la NASA y otras agencias espaciales, unos límites que reconocen aún no están bien determinados. «Los efectos de la radiación en los viajes espaciales todavía son desconocidos y generan una gran preocupación. Decir qué le ocurrirá a un astronauta en esas circunstancias es meramente especulativo», apunta Ginés Madrid, responsable de asuntos profesionales de la Sociedad Española de Radiología Médica (SERAM). Pero, ¿qué puede causar la radiación? La exposición a una dosis de 1 Sv se asocia con un aumento del 5% en el riesgo de cáncer mortal. «A partir de ciertas dosis, puede caerse el pelo y aparecer eritemas y quemaduras, tumores... La dosis mortal depende de la resistencia de cada individuo, su sistema inmune, su médula ósea...», añade. Pero, a su juicio, lo más preocupante son esos efectos que «quizás no sean visibles pero que aparecen después, como alteraciones cromosómicas en sus hijos o nietos».
Los científicos esperan que el mayor entendimiento de los peligros de viajar a Marte ayude a preparar misiones seguras que garanticen que los astronautas vuelvan sanos y salvos a la Tierra.
Un astronauta recibiría al ir a Marte toda la dosis de radiación de su carrera
- El 'Curiosity' ha medido el flujo de rayos cósmicos y partículas solares a los que se expondría la tripulación
Los organismos vivos en la Tierra están protegidos frente a los rayos cósmicos y a la radiación solar más peligrosa por el campo magnético del planeta y la atmósfera. Pero cuando un astronauta sale al espacio fuera de ese escudo, está expuesto a la perniciosa radiación. Es algo con lo que tienen que contar quienes viajen a Marte, por ejemplo, y los ingenieros tendrán que diseñar escudos protectores para reducir ese riesgo. Ahora, gracias al robot Curiosity, unos científicos han hecho estimaciones precisas de las dosis de radiación de un viaje al planeta rojo. Su conclusión es que, con las tecnologías actuales, un astronauta recibiría en una misión a Marte casi el nivel máximo de radiación acumulada admisible para toda su carrera, nivel que le expondría a un riesgo del 5% de padecer cáncer (la NASA reduce el umbral de radiación al 3% para sus astronautas).
El Curiosity lleva un apantallamiento frente a esa radiación similar al de la Estación Espacial Internacional (ISS), mientras que era mucho más ligero en los vehículos del programa Apolo en los que los astronautas viajaron a la Luna. Pero aun así, si una persona hubiera viajado dentro de la cápsula MSL en la que iba el Curiosity, habría recibido una dosis de radiación acumulada equivalente a hacerse un escáner por tomografía computerizada de todo el cuerpo cada cinco o seis días.
“Es fundamental conocer el entorno de radiación dentro de una nave en la que viajen seres humanos a Marte o a cualquier otro destino en el espacio profundo”, afirma Cary Zeitlin (Instituto de Investigación Southwest, EEUU), líder de la investigación, que se presenta en Science. Los científicos han medido, con el detector RAD, instalado en el Curiosity, la radiación dentro de la cápsula durante los 253 días de viaje en los que recorrió 560 millones de kilómetros hasta Marte. Los datos del RAD (Radiation Assessment Detector) ya en el suelo marciano aún no han sido procesados, advierten los científicos.
El riesgo para los astronautas fuera del campo magnético terrestre se debe tanto a los rayos cósmicos (en su mayor parte protones, pero también iones pesados que causan mayores daños biológicos) como a las erupciones ocasionales del Sol, que lanzan al espacio ingentes cantidades de partículas cargadas. Los científicos han observado con su detector a bordo del Curiosity cinco erupciones solares, pero en general consideran que el viaje a Marte de esta sonda (desde 26 de noviembre de 2011 hasta el 6 de agosto de 2012) fue relativamente tranquilo en cuanto a actividad solar, pese a que se esperaba una fase máxima de actividad de la estrella. Además, ante esa radiación, el apantallamiento estándar de la nave en que viajaba el robot era bastante efectivo.
Otra cosa son los rayos cósmicos, especialmente los de alta energía. “Una nave con seres humanos a bordo viajando por el espacio profundo necesitaría un refugio para que los astronautas se protegieran durante las tormentas solares”, explica Zeitlin. “Pero los rayos cósmicos galácticos son mucho más difíciles de parar e incluso un refugio de aluminio de 30 centímetros de espesor no cambiaría mucho la dosis que recibirían los astronautas”.
La conclusión de estos investigadores es que, con los actuales sistemas de propulsión para el viaje a Marte (la NASA estima que serían 180 días de ida y otros tantos de regreso), los astronautas recibirían 0,66 Sievert de radiación sumando el tiempo de trayecto de ida y el de regreso, mientras que el estándar de las agencias espaciales sitúa en un Sievert el máximo de exposición a la que puede estar sometido un astronauta en toda su carrera. Y a esos 0,662 Sievert habrá que sumar la radiación, que será considerable, del tiempo que los astronautas permaneciesen en el suelo del planeta rojo, aunque sus habitáculos tuvieran escudos protectores. Dicha estancia de la tripulación en el planeta vecino rondaría los 500 días, según algunos escenarios de misión considerados por la agencia espacial estadounidense.
El detector RAD ha sido desarrollado por expertos de la NASA y del Centro Aeroespacial Alemán, y ha permitido este tipo de mediciones que son pioneras porque, hasta ahora, se habían tomado datos pero en vehículos espaciales que no llevaban este tipo de apantallamiento frente a la radiación, ha explicado Zeitlin, recordando que “la radiación es uno de los muchos riesgos de los viajes espaciales”.
Una larga excursión interplanetaria
Marte está lejos de la Tierra, pero no parece que sea tanto como para que el viaje de las sondas espaciales dure varios meses. Se puede acortar un poco, dependiendo de la cantidad de combustible empleado, pero aun así, la ida de una misión tripulada rondaría los seis meses como mínimo según los cálculos de la NASA, la vuelta otro tanto, y la estancia mínima de los astronautas en el planeta vecino podría llegar a los 500 días. El Curiosity tardó 253 días en llegar a Marte.
La distancia mínima entra las órbitas de Marte y la Tierra es de 55 millones de kilómetros y, si tenemos en cuenta que la velocidad de una nave espacial supera los 30.000 kilómetros hora, el viaje no debería ser tan largo. Pero es que los planetas se mueven alrededor del Sol y los expertos tienen que diseñar la trayectoria de los vehículos espaciales teniendo en cuenta esta dinámica orbital, de manera que la nave se dirija al lugar donde va a estar Marte cuando llegue, no al punto en el que está el planeta vecino cuando se lanza el cohete.
En la trayectoria normal para ir de la Tierra a Marte se pone la nave en una órbita mayor que la terrestre (denominada órbita de transferencia de mínima energía) que en un punto se cruza con la marciana, justo en el momento en el que coinciden allí la nave y el planeta, explica Fraser Cain en Universtoday.com. El momento adecuado para partir es el de máxima aproximación entre los dos planetas, cada 26 meses (por eso las misiones a Marte parten cada poco más de dos años).
También para el regreso, los astronautas esperarían la posición orbital adecuada de ambos planetas para partir.
El tiempo de viaje a Marte depende, sobre todo, de la cantidad de energía invertida en la misión: la Mariner 4, cubrió la distancia en 228 días (1965); la Mariner 6, en 1969, en poco más de cinco meses; las dos Viking, en 1976, tardaron 335 y 360 días respectivamente desde que partieron de la Tierra hasta que descendieron al suelo marciano; más recientemente, la Phoenix Lander (2008) empleó 295 días y la MSL, con el Curiosity a bordo, 253 días. Por supuesto, los científicos e ingenieros exploran tecnologías para el futuro, de manera que el viaje a Marte se podría reducir con propulsión nuclear, o con un ingenio de plasma, resume Cain. Incluso algunos imaginan un viaje a Marte impulsado por antimateria: con 10 miligramos llegaría una nave tripulada al planeta rojo en solo 45 días, pero eso es, por ahora, pura ciencia ficción.
La radiación en un viaje a Marte equivaldría a a hacerse un TAC cada cinco días
Tras un largo viaje de 253 días en el que recorrió nada menos que 560 millones de kilómetros, el vehículo robótico 'Curiosity' aterrizó en Marte el pasado mes de agosto. Desde entonces se mueve a sus anchas por la inhóspita superficie del Planeta Rojo. Durante su travesía el 'rover' de la NASA estuvo expuesto a una intensa radiación que también tendrán que soportar los astronautas que formen parte de la primera misión tripulada a Marte, un proyecto que la agencia espacial estadounidense pretende realizar hacia el año 2030 o 2035.
Lograr proteger a los seres humanos de esta radiación es uno de los grandes retos a la hora de poder llevar a cabo esta ambiciosa misión. ¿Podría sobrevivir una persona a un viaje así? Y si lo hace, ¿qué probabilidades hay de que desarrolle un cáncer tras la misión? Para responder a esta cuestión, un estudio publicado en la revista 'Science' ha cuantificado por primera vez la dosis de radiación a la que estarían expuestos los astronautas. Y lo ha hecho con un instrumento que ha medido la radiación que soportó la nave espacial en la que viajó 'Curiosity'. En concreto utilizaron el detector RAD (Radiation Assessment Detector) del Laboratorio Científico de Marte (MSL en sus siglas en inglés), que sigue sigue realizando mediciones durante la misión de 'Curiosity'.
Según compara el investigador Cary Zeitling, autor principal del estudio, sus resultados revelan que la dosis de radiación sería equivalente a la que recibiría un astronauta si cada cinco o seis días le realizaran un TAC, es decir, una tomografia axial computerizada, en todo su cuerpo.
Lograr proteger a los seres humanos de esta radiación es uno de los grandes retos a la hora de poder llevar a cabo esta ambiciosa misión. ¿Podría sobrevivir una persona a un viaje así? Y si lo hace, ¿qué probabilidades hay de que desarrolle un cáncer tras la misión? Para responder a esta cuestión, un estudio publicado en la revista 'Science' ha cuantificado por primera vez la dosis de radiación a la que estarían expuestos los astronautas. Y lo ha hecho con un instrumento que ha medido la radiación que soportó la nave espacial en la que viajó 'Curiosity'. En concreto utilizaron el detector RAD (Radiation Assessment Detector) del Laboratorio Científico de Marte (MSL en sus siglas en inglés), que sigue sigue realizando mediciones durante la misión de 'Curiosity'.
Según compara el investigador Cary Zeitling, autor principal del estudio, sus resultados revelan que la dosis de radiación sería equivalente a la que recibiría un astronauta si cada cinco o seis días le realizaran un TAC, es decir, una tomografia axial computerizada, en todo su cuerpo.
Dos o tres años en el espacio
"La radiación en el espacio, en términos generales, no es tan intensa como para causar de forma inmediata una enfermedad o la muerte. Si lo fuera, nadie estaría considerando misiones como ésta. De modo que sí, las personas pueden sobrevivir durante dos o tres años en el espacio, aunque existen serias dudas sobre cuál sería su estado de salud al terminar el viaje", explica a EL MUNDO Cary Zeitlin, autor principal del estudio e investigador del Instituto Southwest de Boulder, EEUU.
"La NASA establece los límites en la carrera de un astronauta basándose en un incremento de un 3% en sus probabilidades de morir debido a un cáncer", afirma Zeitlin, que explica que este aumento se suma a la probabilidad que tiene cualquier persona sana y no fumadora de padecerlo.
La dosis de radiación
Las mediciones durante el viaje revelaron una exposición a una radiación diaria equivalente a 1,8 milisieverts. Según compara la física Cristina Picón, jefa de protección radiológica del centro de L´Hospitalet de Llobregat del Instituto Catalán de Oncología (ICO), la dosis de radiación a la que se somete a un paciente al hacerle un TAC oscila entre los 4 y los 19 milisieverts, mientras que la de una placa de tórax es de 0,04 milisieverts. "Un TAC ofrece mucha más información, pero también irradia mucho más que una placa", señala.
La científica explica que, además de la radiación artificial, como la de las pruebas de diagnóstico y otras actividades realizadas por el hombre, estamos expuestos a una radiación natural, como la que proviene del Sol, la que procede de la corteza terrestre o del gas radón (que está en los materiales de construcción, cementos, etc). Se trata de elementos radiactivos que se van desintegrando y producen radiación. "Los estudios que se hacen para realizar estimaciones señalan que de media, cada ciudadano recibe una dosis de 2,4 milisieverts de radiación natural", explica Picón en conversación telefónica.
La dosis media por radiación artificial (tanto por pruebas de diagnóstico en medicina nuclear o por trabajar en entornos radiactivos) que recibe cada persona es de 0,63 milisieverts al año. Lógicamente si un paciente se hace una prueba diagnóstica de medicina nuclear, su dosis aumenta.
Un 'cocktail' de radiación
Según detalla el estudio, durante un viaje a Marte la nave está expuesta a una radiación compuesta principalmente por dos ingredientes. Los rayos cósmicos galácticos (GCR, en sus siglas en inglés) y las partículas solares energéticas (SEP).
"Las partículas solares energéticas se producen de manera esporádica, durante las erupciones y eyecciones de masa coronal. Tienen lugar preferentemente durante el máximo de actividad que sucede cada 11 años en el ciclo solar", explica a este diario Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronómico Nacional.
Ahora estamos en un máximo solar. Aunque es posible programar el viaje de manera que coincida con un mínimo solar, "el problema es que, como muestra este estudio, la radiación solar sólo constituye un 5,4% de cantidad total recibida por 'Curiosity'. Casi el 95% procede de los rayos cósmicos, que son continuos, omnipresentes y más penetrantes".
"En la actualidad se están llevando proyectos de investigación en diversos frentes que incluyen estudios en biología, conseguir mejores sistemas de propulsión para reducir el tiempo que se pasa en el espacio, desarrollar mejores materiales que actúen como escudo portector y también entender mejor los riesgos para la salud derivados de una exposición a la radiación espacial", explica Cary Zeitlin.
Según detalla el estudio, durante un viaje a Marte la nave está expuesta a una radiación compuesta principalmente por dos ingredientes. Los rayos cósmicos galácticos (GCR, en sus siglas en inglés) y las partículas solares energéticas (SEP).
"Las partículas solares energéticas se producen de manera esporádica, durante las erupciones y eyecciones de masa coronal. Tienen lugar preferentemente durante el máximo de actividad que sucede cada 11 años en el ciclo solar", explica a este diario Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronómico Nacional.
Ahora estamos en un máximo solar. Aunque es posible programar el viaje de manera que coincida con un mínimo solar, "el problema es que, como muestra este estudio, la radiación solar sólo constituye un 5,4% de cantidad total recibida por 'Curiosity'. Casi el 95% procede de los rayos cósmicos, que son continuos, omnipresentes y más penetrantes".
"En la actualidad se están llevando proyectos de investigación en diversos frentes que incluyen estudios en biología, conseguir mejores sistemas de propulsión para reducir el tiempo que se pasa en el espacio, desarrollar mejores materiales que actúen como escudo portector y también entender mejor los riesgos para la salud derivados de una exposición a la radiación espacial", explica Cary Zeitlin.
Efectos de la radiación
Cristina Picón explica que la radiación tiene dos efectos para las personas. Por un lado, un efecto agudo. "Al exponerte a una cierta dosis tienes una reacción, que puede ir desde el enrojecimiento de la piel a heridas o a una catarata en el ojo. Si la dosis es muy alta puede causar la muerte", señala. Por otro lado tiene también un efecto probabilístico: "Las mutaciones de las células se producen de forma aleatoria, probabilística. Y la radiación hace que aumente la posibilidad de sufrir un cáncer. Pero no hay una dosis que sea el umbral. Por eso es tan difícil poner límites", añade.
"Los estudios sostienen que por debajo de los 100 milisieverts no hay un aumento significativo de las probabilidades de sufrir un cáncer que todo el mundo tiene debido a distintos factores, como la genética", añade. La científica destaca que todavía se sabe poco sobre este campo, así que "las legislaciones son muy prudentes y conservadores porque intentan proteger a la población. Casi todo lo que sabemos sobre los efectos de la radiación es por Hiroshima", afirma.
Para Rafael Bachiller, este estudio sobre la radiación espacial pone de manifiesto que "es imprescindible seguir investigando en nuevas técnicas de apantallamiento y en sistemas de propulsión más potentes que permitan acortar la duración del viaje".
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