Marte, radiaciones y burbujas de plasma – Segunda parte

La semana pasada hablamos de los problemas que la radiación genera para los viajes espaciales. Era necesario pensar en una forma ligera y eficaz de proteger a los astronautas. Y un poco de plasma puede venir en nuestra ayuda.


El plasma es una mezcla de electrones y átomos ionizados que podemos ver en lámparas como la de la foto. Personalmente me encantan, otra razón para pensar que soy irremediablemente friki. Aunque no sea tan espectacular, cualquier tubo fluorescente forma un plasma en su interior al aplicarle una corriente eléctrica. Y como ya comentamos, una capa de plasma sobre la atmósfera ayuda a protegernos de buena parte de las radiaciones que sufriría un astronauta de viaje a Marte.

¿Podríamos imitar esta protección natural? Después de todo, tenemos cierta experiencia creando plasmas. En la Universidad de Washington han propuesto utilizar una burbuja de plasma para proteger una nave espacial. Unos pocos gramos de hidrogeno y un red de cables superconductores alrededor de la nave espacial serian todo lo necesario para generar un plasma protector equivalente a varios centímetros de aluminio sólido. En principio, ya se dispone de todos los materiales para ello, pero probarlo en el espacio no es una tarea fácil.

Pero hay una segunda posibilidad mucho más interesante. Buscando un escudo, podemos acabar desarrollando una vela que nos impulse a través del sistema solar. Esto es posible porque el viento solar puede alcanzar velocidades de hasta 800 kilómetros por segundo. La idea seria aprovechar este “viento” muy rápido pero con un empuje muy pequeño para impulsarnos hacia los planetas exteriores. A imitación de la magnetosfera de la Tierra, existe un proyecto denominado M2P2 que busca crear una gran burbuja magnética de entre 15 y 30 kilómetros alrededor de una pequeña nave espacial no tripulada.





Para ello utilizaría un motor que parece un primo lejano de los motores iónicos que empiezan a utilizarse para la propulsión espacial y que, a pesar de su nombre, expulsan un chorro neutro. En este caso se expulsaría un plasma que tomaria forma de burbuja gracias a un campo magnético. Alrededor de un kilogramo de combustible al día y aproximadamente un kilovatio de potencia le proporcionarían un empuje sostenido de 1 a 3 Newtons. Para una nave de entre 100 a 200 kilogramos la velocidad estimada tras tres meses seria de más de ¡¡¡¡250.000 kilómetros por hora!!!. A una escala mayor, esta burbuja bloquearía la radiación en el rango de los MeV y puede que incluso al nivel de los rayos cósmicos (GeV).




Y lo mas bonito de esta idea es que conforme disminuye el empuje del viento solar, aumenta la superficie de la esfera. Así la fuerza propulsora seria igual en la Tierra que en la órbita de Plutón. La nave podría acelerar todo el camino hasta salir de la heliosfera y explorar los confines del sistema solar.

En cualquier caso, espero que esta vez lo hagamos bien. Si hace falta, esperando hasta desarrollar la tecnología adecuada pero no más misiones de pisar y volver. Hay mucho que ver ahí fuera.

Nota: Entre una anotación y otra ha muerto James Van Allen, un científico brillante y el descubridor de los cinturones de radiación que comentamos en la entrada anterior.

Actualización: Historias de la Ciencia ha incluido una estupenda biografía de Van Allen

Próximo tema: Esta vez no. Voy a tomarme un par de semanas de vacaciones y volveré para septiembre con más temas. Nos leemos, :).

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Marte "amanece" sobre la Luna

Es una imagen tan bonita que no he podido resistirme a ponerla. Si recordáis ya hablamos de los problemas de utilizar teleobjetivos y no decirlo en un problema de escala. Con una idea similar y mucha, mucha paciencia se ha conseguido esta imagen de Marte “amaneciendo” sobre la Luna.







Puede apreciarse con claridad el casquete de hielo en el polo sur. A pesar de las apariencias, Marte tiene casi el doble de diámetro ecuatorial y esta mucho mas lejos que la Luna. La imagen esta sacada de Bad Astronomy, una página similar a nuestra Mala Ciencia pero más especializada en astronomía. Muy recomendable. Con el mismo origen podéis ver dos secuencias de fotografías, Júpiter ocultándose tras la Luna y Saturno y sus anillos ocultándose de la misma forma.

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Marte, radiaciones y escudos de plasma – Primera parte

No, no se trata de los socorridos escudos de las películas de ciencia-ficción. Estos son más sencillos, menos poderosos pero pueden ser tremendamente útiles para proteger a los astronautas en un futuro pero probablemente lejano viaje a Marte.

Existe una posibilidad muy real de que la radiación sea un gran inconveniente en los viajes espaciales. Tanto que pueda incluso impedir los viajes espaciales de larga duración. Algunos cálculos indican que uno de cada 10 astronautas podría morir de cáncer por la radiación acumulada en el viaje de ida y vuelta a Marte. Aun peor, tal vez no puedan pisar Marte y mantenerse de pie. A la perdida de calcio debida a la falta de gravedad habría que sumar los daños causado por la radiación. Algunos experimentos con ratones sugieren que la radiación elimina gran parte de la resistencia de los huesos , pudiendo ocasionar graves casos de osteoporosis antes de llegar a Marte.


Pero para empezar, ¿Por qué hay radiación en el espacio? ¿Cómo puede haber algo que emita radiaciones si se supone que esta vacío? En realidad no esta vacío. Empezando por la Tierra, estamos rodeados por los llamados Cinturones de Van Allen situados entre los 1.000-5.000 kilometros y los 15.000-20.000 kilómetros desde la Tierra. Estos cinturones tienen una forma toroidal, es decir como un donuts, y consisten fundamentalmente en una mezcla de protones y electrones. Estas partículas son atrapadas y aceleradas por el campo magnético de la Tierra, y pueden golpear a gran velocidad a cualquier satélite que encuentren en su camino.

¿Y lejos de la Tierra? La situación empeora porque cada vez estaríamos más indefensos. Mientras estamos cerca de la Tierra tenemos todo el grosor de su atmósfera para detener la radiación directa y a la magnetosfera donde el campo magnético terrestre desvía al viento solar . Entre ambos nos protegen de la mayor parte de la radiación. Y es la interacción entre el campo magnético de la Tierra y el viento solar lla que permite colarse a algunas partículas, generando las preciosas auroras .





Pero al alejarnos, nuestra hipotética nave recibiría el impacto, no solo del viento solar, sino también de los rayos cósmicos. Se trata de una mezcla de diferentes partículas: protones, electrones o núcleos de átomos que pueden llegar a moverse casi a la velocidad de la luz. Su origen no esta del todo claro y a lo largo de lo últimos cien años han surgido diversas teorías para explicarlos. Si se sabe que provienen de más allá del sistema solar y son increíblemente energéticos.


No pinta bien aunque es posible pensar en algunas soluciones para proteger a los astronautas. La primera opción, blindar la nave frente a las radiaciones, podría funcionar pero aumentaría mucho su peso incluso limitando la protección a zonas concretas de la misma. Y un gran aumento de peso impediría igualmente el viaje o lo volvería tremendamente caro. Cada kilogramo en órbita terrestre cuesta entre 5.000 y 30.000 dólares , lanzado hacia Marte aun más. Necesitamos algo mejor. Ligero, fiable y con eficacia demostrada en el tiempo. En la próxima anotación hablaremos de algunas propuestas que buscan proteger a los astronautas y, de paso, pueden revolucionar los viajes por el Sistema Solar.



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