Un experimento llevado a cabo a bordo y fuera de la Estación Espacial Internacional, ha demostrado que el Cosmos puede ser menos hostil a los humanos de lo esperado. Las primeras mediciones completas de la exposición a largo plazo de los astronautas a la radiación cósmica se han completado, con un resultado esperanzador.
Entre los muchos peligros que podrían amenazar la vida de un viajero espacial la radiación cósmica es uno de las principales. La exposición a este tipo de radiación, común en el espacio exterior fuera de la protección de nuestra atmósfera, limita considerablemente el tiempo que los astronautas pueden pasar en el espacio. Pasar demasiado tiempo desprotegido en el espacio puede exponer a una dosis demasiado alta de esta radiación ionizante, lo que entraña graves riesgos para la salud.
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El experimento Matroshka lleva años midiendo las dosis de radiación cósmica
Para determinar las dosis efectivas de radiación a las que los astronautas están expuestos durante los viajes espaciales de larga duración la Agencia Espacial Europea (ESA), en colaboración con instituciones científicas de Alemania, Polonia, Austria, Suecia y Rusia, ha diseñado y llevado a cabo el experimento Matroshka. Se trata de un maniquí que imita el cuerpo humano con gran realismo, y al que se ha equipado con varios miles de detectores, la mayoría de fabricados por el Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias (FIP PAN) en Cracovia, Polonia. Estos detectores han registrado las dosis de radiación cósmica dentro de la Estación Espacial Internacional y en el exterior – en el espacio abierto – recibidas por el muñeco durante varios años. Ahora por fin se han terminado de analizar todos los datos aportados por los sensores, revelando resultados un tanto inesperados.
“Se puede decir que hemos descubierto que el espacio abierto es algo menos hostil a la vida humana de lo esperado. Las dosis efectivas, relacionadas con el riesgo para la salud de los astronautas y calculadas a partir de mediciones con nuestros detectores, fueron inferiores a las indicadas por los dosímetros usados normalmente por astronautas “, dice el Dr. Pawel Bilski, profesor asociado en la FIP PAN.
Un maniquí repleto de sensores ha sido expuesto a la radiación cósmica
Pare medir las dosis de radiación se ha utilizado un maniquí humanoide, concebido inicialmente para la investigación médica y compuesto por huesos humanos reales que fueron colocados dentro de un “cuerpo” de plástico que simula las formas y densidades de los tejidos blandos y órganos del cuerpo humano.
El maniquí, un torso sin piernas ni brazos, constaba de 33 rebanadas de 2,5 cm de espesor cada una. El equipo de medición se encuentra dentro de cada una de estas rebanadas, e incluye varios conjuntos de detectores pasivos termoluminiscentes dispuestos en tubos de plástico. De este modo se creó una red tridimensional de puntos de medición, formada por seis mil detectores dentro del maniquí. Este diseño experimental permitió a los investigadores determinar con precisión la distribución espacial de radiación de la dosis dentro del maniquí, para evaluar las posibles dosis absorbidas por órganos concretos del cuerpo humano. Gracias a ello se ha podido establecer finalmente el valor de la llamada dosis efectiva, que se considera una estimación realista del peligro que supone la radiación para los seres humanos.
“Nuestros detectores termoluminiscentes son bolitas blancas finas de 4,5 mm de diámetro. Los fabricamos con fluoruro de litio, añadiendo algunos dopantes cuidadosamente seleccionados”, explica el profesor Pawel Olko, Director Científico de la FIP PAN.
La radiación cósmica es altamente cancerígena
El principal peligro para la salud de los astronautas debido a la exposición a la radiación cósmica es el aumento de la probabilidad de desarrollar cáncer. Esta posibilidad, sin embargo, depende en gran medida del tipo y dosis de radiación a la que el astronauta esté expuesto. La mayoría de las fuentes naturales de radiación ionizante en la Tierra producen radiación electromagnética de alta energía – rayos gamma. En los rayos cósmicos, sin embargo, dominan partículas pesadas como protones altamente energéticos o iones, que son mucho más efectivos creando células cancerosas. Los detectores termoluminiscentes usados en Matroshka son incapaces de distinguir entre los rayos gamma o los iones, por lo que el maniquí también estaba equipado con otro tipo de detectores de plástico que rastrean el paso de protones o iones pesados, permitiendo evaluar su actividad.
El maniquí a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI) fue vestido también con un “poncho” con detectores adicionales, simulando los dosímetros personales usados por los astronautas. Por lo tanto, las dosis registradas por los dosímetros individuales de la tripulación de la EEI pueden compararse con la radiación absorbida realmente dentro de sus cuerpos.
Durante los años 2004-2009 el maniquí Matroshka fue sometido a tres exposiciones a la radiación cósmica, con una duración de más de un año cada una. Dos de estas exposiciones se produjeron dentro de los módulos rusos de la estación espacial. La tercera se produjo en el exterior, tras colocar al maniquí en un recipiente que imita las propiedades del blindaje de un traje espacial.
Las dosis son más bajas de lo esperado, pero aún así son peligrosas
Después de regresar a la Tierra, la lectura y el análisis del conjunto completo de datos reunidos en el experimento Matroshka se llevó a cabo por equipos de científicos de la FIP PAN en Cracovia, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) en Colonia y en la Universidad Técnica de Viena. Su conclusión general fue que los dosímetros individuales utilizados por el equipo dentro de la ISS sobreestimaron la dosis real medida en el interior del maniquí en un 15%. Sin embargo, en el espacio abierto esta sobreestimación superó el 200%.
“Debemos recordar que las mediciones en el experimento Matroshka se realizaron en la órbita baja de la Tierra, donde la magnetosfera de la Tierra reduce significativamente el número de partículas cargadas de la radiación cósmica. En el espacio interplanetario no hay tal blindaje”, advierte el Dr. Bilski.
A partir de los resultados del experimento Matroshka los científicos concluyen que los viajes de los astronautas a la Luna o a Marte pueden ser un poco más seguros en términos del peligro que supone la radiación cósmica. Sin embargo, las dosis recibidas por los astronautas en estos viajes, a pesar de ser menores de lo pensado anteriormente, seguirían siendo peligrosamente altas.
