Artemis, perché si studiano di nuovo le radiazioni? Non è già stato fatto 50 anni fa?

Mi stanno arrivando molte richieste di sapere come mai oggi vengono fatti studi sulle radiazioni che potrebbero subire gli astronauti delle future missioni lunari del programma Artemis. In fin dei conti, se le radiazioni non furono un problema 50 anni fa non lo saranno sicuramente oggi, no?

In molti casi il tono è velatamente lunacomplottista, ma visto che è un dubbio ragionevole, rispondo lo stesso alla domanda attingendo anche a quello che ho scritto nel mio libro Luna? Sì, ci siamo andati!

Il fatto che si debba collaudare la tenuta alle radiazioni della capsula Orion (la parte del veicolo spaziale che raggiungerà la Luna) non dovrebbe stupire: prima di tutto, è un veicolo completamente nuovo, e come ogni veicolo nuovo va collaudato il più possibile prima di mettere a rischio vite umane a bordo. Non è che siccome la Fiat una volta ha fatto i crash test alla Panda trent’anni fa allora non li deve più fare per tutti gli altri modelli successivi che produce. Sono stati fatti calcoli e simulazioni, ma visto che ci sono di mezzo degli astronauti non ci si accontenta delle stime: serve la prova pratica. Non solo del veicolo, ma anche delle tute spaziali, che sono differenti da quelle di cinquant’anni fa.

Inoltre l’elettronica integrata usata nei veicoli spaziali di oggi è più sensibile agli effetti delle radiazioni di quanto lo fossero i cablaggi e i circuiti integrati semplici degli anni Sessanta del secolo scorso. Questo può sembrare strano per chi non conosce la materia, ma i componenti di oggi sono più vulnerabili rispetto a quelli del passato perché sono molto più piccoli: una particella energetica che colpisse una delle loro microscopiche celle di memoria potrebbe alterarne il contenuto e quindi generare indicazioni o istruzioni errate. Le poche celle di memoria dei computer Apollo, invece, essendo enormemente più grandi, non erano influenzabili da una singola particella.

La maggiore resistenza dei componenti d’epoca rispetto a quelli odierni è un fenomeno ben documentato anche nelle missioni spaziali senza equipaggi: i processori, le memorie e gli altri componenti installati a bordo delle sonde spaziali, per esempio, sono spesso molto “primitivi” rispetto a quelli che usiamo comunemente nei nostri computer o smartphone sulla Terra proprio perché devono sopportare un ambiente ostile (non solo radiazioni ma anche sbalzi estremi di temperatura).

C’è anche una differenza importante di traiettoria rispetto alle missioni Apollo: secondo le dichiarazioni pubbliche rilasciate nel 2018 da Nujoud Merancy, responsabile per la pianificazione delle missioni esplorative Orion per la NASA e in risposta a una mia domanda, la capsula Orion non eviterà attivamente le zone più dense delle fasce di Van Allen come fecero invece le missioni Apollo.

Per il veicolo, dice Merancy, non ci sono rischi elevati, grazie alla protezione avanzata contro le radiazioni e all’uso di quattro computer che lavorano in parallelo; per gli equipaggi, invece, le stime indicano che a bordo della capsula Orion l’esposizione degli astronauti alle radiazioni sarà complessivamente inferiore a quella prodotta da sei mesi a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, e qualora una traiettoria comportasse un’esposizione eccessiva verrebbe ridefinita in modo da evitare le zone di radiazioni più intense. Ma sono stime, e quindi prima di rischiare la vita degli astronauti si vogliono raccogliere dati reali.

Inoltre le missioni lunari del programma Artemis saranno molto più lunghe di quelle Apollo, per cui è importante avere dati precisi: un margine di errore anche piccolo diventa grande se si moltiplica per una durata molto elevata.

Un altro fattore di differenza rispetto alle missioni Apollo è l’intensità dell’attività solare: in questo periodo è molto intensa e lo sarà anche nei prossimi anni, secondo un ciclo di circa undici anni che è abbastanza regolare e prevedibile. Quindi gli astronauti di oggi si troveranno a volare verso la Luna in condizioni nettamente differenti da quelle degli anni Sessanta:

capsula diversa
tute diverse
traiettoria diversa
ambiente spaziale diverso

Per raccogliere questi dati sono stati allestiti per la missione Artemis I degli speciali manichini, denominati Helga e Zohar, imbottiti di sensori per rilevare le radiazioni che arrivano in cabina. Uno dei due manichini indosserà un apposito giubbetto antiradiazioni, chiamato Astrorad, mentre l’altro volerà senza questa protezione, in modo da poter misurare l’efficacia del giubbetto. I voli molto lunghi del programma Artemis, infatti, aumentano le probabilità che si verifichi un “brillamento solare” (o solar flare, un aumento improvviso delle radiazioni emesse dal Sole) durante una missione, per cui la capsula Orion (diversamente da quella Apollo) è progettata in modo da avere una zona centrale inferiore particolarmente schermata nella quale gli astronauti potrebbero rifugiarsi.

Se volete saperne di più, c’è un documento riassuntivo in inglese sul sito della NASA.