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Lo spin-off della stazione spaziale potrebbe proteggere dalle radiazioni gli astronauti diretti su Marte
È difficile pensare a molti spin-off del progetto da 100 miliardi di dollari per costruire e lanciare la Stazione Spaziale Internazionale. In effetti, sulla ISS è stato fatto ben poco che non sia focalizzato solo sul mantenimento della cosa in orbita.
Un'eccezione è lo spettrometro magnetico alfa, progettato, tra le altre cose, per determinare se le particelle dei raggi cosmici sono fatte di materia o antimateria.
Lo spettrometro è costituito da un gigantesco magnete che devia le particelle cariche e da una serie di rilevatori che caratterizzano la massa e l'energia di queste particelle. È stato imbullonato alla ISS l'anno scorso ed è attualmente bombardato da circa 1000 raggi cosmici al secondo.
Oggi, Roberto Battiston dell'Università di Perugia in Italia e alcuni amici affermano che la tecnologia sviluppata per lo spettrometro potrebbe essere utilizzata in futuro per proteggere gli astronauti dalle radiazioni durante i voli spaziali di lunga durata.
Il viaggio verso gli asteroidi, Marte o oltre è afflitto da problemi tecnologici. Uno dei più difficili è trovare un modo per proteggere gli esseri umani dalle particelle ad alta energia che altrimenti aumenterebbero i livelli di radiazioni a livelli inaccettabili.
Sulla Terra, gli esseri umani sono protetti dall'atmosfera, dalla massa della Terra stessa e dal campo magnetico terrestre. In orbita terrestre bassa, gli astronauti perdono la protezione dell'atmosfera ei livelli di radiazione sono di conseguenza più alti di due ordini di grandezza.
Nello spazio profondo, gli astronauti perdono l'effetto protettivo della massa terrestre e del suo campo magnetico, alzando i livelli di altre cinque volte e oltre i limiti accettabili che gli umani possono sopportare nei 18 mesi circa che impiegherebbero per arrivare su Marte o sugli asteroidi.
Un modo ovvio per proteggere gli astronauti è con un campo magnetico artificiale che allontanerebbe le particelle cariche. Ma studi precedenti hanno concluso che i magneti ordinari sarebbero troppo grandi e pesanti per essere pratici in una missione spaziale.
Tuttavia, i magneti superconduttori sono più potenti, più efficienti e meno massicci. Sono candidati molto migliori per proteggere gli umani.
L'unico problema è che nessuno ha costruito e testato un magnete superconduttore nello spazio.
È qui che entra in gioco l'Alpha Magnetic Spectrometer. Questa macchina è stata progettata e costruita con un magnete superconduttore che può operare nello spazio.
Ora Battiston e compagni hanno utilizzato la conoscenza e l'esperienza derivanti dalla costruzione di questa macchina per studiare come potrebbe essere utilizzata in una missione nello spazio profondo per gli umani. Ad esempio, usano il software sviluppato per simulare il comportamento dei magneti superconduttori sullo spettrometro per studiare come potrebbe funzionare un sistema classificato come umano.
Questo simula non solo il campo magnetico ma anche le forze che genera e come sono distribuite, una considerazione importante nei sistemi superconduttori.
In particolare, confrontano due diversi modelli per il modo in cui i fili sono avvolti sul magnete: uno che utilizza normali avvolgimenti toroidali e un altro che utilizza un avvolgimento del tipo a doppia elica.
La loro conclusione è che la doppia elica offre vantaggi significativi a causa del modo in cui le forze sono distribuite al suo interno. Questi richiederebbero meno supporto esterno, che ridurrebbe la massa dell'intero sistema.
Questo è un progetto potenzialmente interessante: la Stazione Spaziale Internazionale è sempre stata pensata come un trampolino di lancio per il Sistema Solare, quindi è appropriato che la sua tecnologia possa fornire una base per missioni future.
Tuttavia, questa non è l'intera storia. Quello che Battiston e compagni non menzionano è che dopo 15 anni di progettazione e test al costo di 2 miliardi di dollari, il sistema di magneti superconduttori presumibilmente non potrebbe essere reso abbastanza affidabile da volare nello spazio. Alla fine, ha dovuto essere frettolosamente sostituito con magneti permanenti solo pochi mesi prima che lo Space Shuttle lo portasse nello spazio l'anno scorso.
La NASA e altre agenzie spaziali hanno sempre saputo che inviare esseri umani nello spazio è difficile e costoso. Quello che non sono riusciti a capire è che devono spendere sempre di più per fare sempre meno.
Lo spettrometro magnetico alfa è un esempio calzante. L'unica scienza significativa che viene fatta sulla ISS da $ 100 miliardi è con lo spettrometro. E l'unico motivo per cui è collegato all'ISS è a causa della potenza di cui avrebbe dovuto aver bisogno per il suo design superconduttore originale: solo i pannelli solari sull'ISS potrebbero fornire abbastanza, ci è stato detto. La presenza dell'uomo è più o meno irrilevante.
Forse i sistemi futuri potrebbero essere resi abbastanza affidabili da proteggere gli esseri umani. Potrebbero anche essere abbastanza leggeri da essere lanciati nello spazio. Ma non sembra probabile che possano essere sufficientemente economici da essere giustificabili nel breve e medio termine.
Ecco la linea di fondo: gli esseri umani sono un carico costoso che aggiunge poco o nessun valore quando si tratta di scienza nello spazio.
Quindi il messaggio è chiaro: se vogliamo il miglior ritorno dai nostri soldi nello spazio, faremo meglio a inviare robot per il prossimo futuro. E non hanno bisogno di alcun tipo di protezione magnetica, superconduttiva o altro.
Rif: arxiv.org/abs/1209.1907 : ARSSEM: Scudo attivo contro le radiazioni per le missioni di esplorazione spaziale