Come il tempo spaziale potrebbe rovinare il ritorno della NASA sulla luna

NASA/centro di volo spaziale Goddard

La NASA riporterà davvero gli esseri umani sulla luna nel 2024? Quello era il mandato sempre più improbabile rilasciato all'agenzia dall'amministrazione Trump . Il presidente Biden non ha ancora cambiato questo obiettivo, anche se la maggior parte degli esperti si aspetta che dia alla NASA un po' di respiro e reimpostare tale scadenza per la fine del decennio .

Il problema è che il 2024 potrebbe effettivamente essere un'opzione più sicura. Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Solar Physics suggerisce che c'è un rischio maggiore di eventi meteorologici spaziali - tempeste di radiazioni e particelle solari sovraccaricate - nella seconda metà del decennio. Ciò rappresenterebbe un pericolo maggiore per qualsiasi missione con equipaggio sulla luna tra il 2026 e il 2029. Se la NASA è seriamente intenzionata a tornare sulla luna e vuole mantenere gli astronauti il ​​più al sicuro possibile, potrebbe essere prudente accelerare gli sforzi per garantire che ciò avvenga prima 2026, o aspetta fino alla fine del decennio.

Il tempo spaziale è stato certamente trascurato all'inizio dell'era spaziale, ma viene preso sempre più sul serio, sia in termini di impatti terrestri che per l'esplorazione spaziale, afferma Matthew Owens, fisico spaziale dell'Università di Reading nel Regno Unito e capofila autore del nuovo studio. Lo studio aveva lo scopo di esaminare le condizioni meteorologiche spaziali estreme in generale, piuttosto che specificamente in relazione all'esplorazione lunare. Solo mettendo insieme i vari risultati per cercare di fare una previsione della probabilità di condizioni meteorologiche spaziali estreme nel prossimo ciclo di 11 anni, le implicazioni per l'esplorazione lunare sono diventate evidenti.

Sì, c'è tempo nello spazio. La superficie del sole erutta con gas e plasma, espellendo particelle cariche (protoni, elettroni e ioni pesanti) nel resto del sistema solare a milioni di miglia all'ora. Queste particelle possono colpire la Terra e la luna in pochi minuti. Il campo magnetico terrestre ci protegge da loro, ma le particelle possono ancora friggere l'elettronica e le reti elettriche in superficie e danneggiano i satelliti critici che gestiscono i servizi GPS e di telecomunicazione.

Il tempo spaziale potrebbe essere estremamente pericoloso per qualsiasi astronauta che voli sulla luna o che cerchi di vivere e lavorare su un avamposto lunare in superficie. I sistemi di supporto vitale e l'alimentazione potrebbero spegnersi e l'attività solare potrebbe produrre livelli di radiazioni pericolosi per la vita. Tra l'Apollo 16 e il 17, dice Owens, c'è stato un enorme evento meteorologico spaziale che sarebbe stato probabilmente fatale se gli astronauti fossero stati sulla luna in quel momento.

Ogni 11 anni, il campo magnetico del sole si inverte - i poli nord e sud si scambiano di posto - e l'attività solare aumenta e diminuisce. Potresti pensare che sia più saggio lanciarsi durante il minimo solare, ma non è necessariamente così, poiché i bassi punti di attività solare di solito significano che c'è più esposizione ai raggi cosmici galattici (radiazioni spaziali provenienti dall'esterno del sistema solare).

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Inoltre, il tipo di modelli meteorologici spaziali che siamo stati in grado di prevedere nel tempo hanno a che fare con eventi lievi e moderati, che non rappresentano un rischio così grande per le missioni con equipaggio. Ma tempeste solari estreme, del tipo che potrebbe davvero devastare una missione sulla luna, si verificano a caso. Molti, come il famigerato evento di Carrington del 1859 , si è verificato durante un'attività solare apparentemente bassa. E questi eventi estremi sono molto rari, il che li rende difficili da studiare.

Per rafforzare l'analisi dei pochi dati disponibili, Owens e il suo team hanno sviluppato modelli probabilistici di condizioni meteorologiche spaziali estreme basati su 150 anni di registrazioni di attività solare. Questi modelli simulavano diverse frequenze di tempeste estreme: in uno si verificava in modo casuale, in un altro aumentava la probabilità ai massimi solari e così via.

Dopo migliaia di simulazioni, i ricercatori hanno avuto dati sufficienti per determinare quali tipi di scenari si allineano meglio con ciò che sappiamo attualmente su come funziona il sole. Hanno appreso che il clima spaziale estremo segue lo stesso schema generale del clima moderato: l'attività è maggiore durante un massimo solare che un minimo e gli eventi gravi sono più probabili durante i cicli solari più forti rispetto a quelli più deboli.

E c'era anche una pepita molto interessante unica per gli eventi estremi: tendono a verificarsi leggermente più tardi nei cicli solari dispari rispetto a quelli pari.

Abbiamo appena iniziato il ciclo solare 25 nel dicembre 2019. Si prevede che il massimo solare si verificherà nel 2023-2029, quindi dovrebbe segnare il momento più brutto per il tempo spaziale. Ma poiché questo è un ciclo strano, la probabilità di condizioni meteorologiche spaziali estreme è più alta verso la fine di quella finestra, diciamo, 2026-2029, dice Owens.

Gli autori affermano che l'aumento del rischio rende pericoloso effettuare missioni sulla luna durante quel periodo. Non stiamo prevedendo la tempistica dei singoli eventi, dice Owens. Quindi il miglior consiglio che possiamo dare riguarda la probabilità di incontrare un evento estremo. Se un lancio deve essere posticipato al 2026, potrebbe essere più desiderabile ritardarlo ulteriormente, al 2030. Altrimenti, i pianificatori della missione dovrebbero assicurarsi che un veicolo spaziale abbia l'hardware giusto per salvaguardare gli astronauti da un evento estremo.

Dopotutto, non è che possiamo semplicemente riportare gli astronauti dalla luna in tempo una volta che sappiamo che è in arrivo una brutta tempesta solare. Attualmente, i nostri migliori sistemi di allerta per le condizioni meteorologiche spaziali ci danno un avviso di a poche ore a pochi giorni —e quelle previsioni sono anche peggiori per prevedere tempeste catastrofiche.

Dan Baker, un ricercatore di fisica spaziale presso l'Università del Colorado Boulder, che non è stato coinvolto nello studio, pensa che i risultati siano validi, sottolineando che una ricerca come questa dovrebbe essere presa sul serio e dovrebbe essere inserita nella pianificazione [della missione]. Ma non è del tutto sicuro che il lavoro statistico di questa indagine dovrebbe essere adottato come raccomandazione per cancellare qualsiasi missione lunare tra il 2026 e il 2029.

Gli eventi di tempesta solare e le particelle energetiche solari sono un rischio molto reale per gli astronauti al di fuori dell'involucro protettivo della magnetosfera terrestre, dice. Tuttavia, penso che si possano adottare misure prudenti per proteggersi dagli effetti di un clima spaziale così rigido. Con un sistema di allerta e allerta meteorologica spaziale attivo ed efficace, credo che le minacce possano essere gestite. I rischi potrebbero essere tollerabili se esistesse, ad esempio, un sistema meteorologico spaziale di allerta precoce che osservasse l'intero sole 24 ore su 24, 7 giorni su 7, e un modulo di un'astronave o di un avamposto lunare in grado di proteggere specificamente gli astronauti da tali eventi.

Sebbene un evento estremo possa essere raro, potrebbe fare la differenza tra la vita e la morte in una missione sulla luna. Resta da vedere se la NASA e altri sono disposti a correre questo rischio.

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