(Crédito da imagem: NASA)
Um colete de proteção contra radiação poderá um dia proteger os astronautas de explosões perigosas e aleatórias do sol, de acordo com um novo estudo.
Mais de 50 anos após o final Apolo Missão, NASA Programa Ártemis tem como objetivo retribuir às pessoas a lua. Para ter sucesso, este projeto deve proteger os astronautas da radiação solar, particularmente da radiação intensa e imprevisível Tempestades solares. Por razões de peso, cobrir uma nave espacial inteira com uma camada suficientemente espessa de proteção contra radiação ainda é impraticável, mas envolver os astronautas em roupas protetoras poderia ajudar.
No novo estudo, os pesquisadores experimentaram isso Colete AstroRadprojetado pela startup israelense StemRad com o apoio da Agência Espacial de Israel e da gigante aeroespacial Lockheed Martin. A vestimenta foi projetada para proteger os astronautas de explosões o sol conhecidos como eventos de partículas solares.
“Radiação no espaço é inevitável e um único grande Evento de partícula solar pode fazer uma contribuição significativa para o risco de câncer induzido por radiação ao longo da vida de um astronauta”, disse o coautor do estudo Oren Milstein, CEO e cofundador da StemRad, ao Space.com. “Ao reduzir significativamente essa contribuição, a proteção pessoal pode ser particularmente importante para futuras missões lunares e lunares.” Marte Missões.”
Quando se trata de proteção contra radiação, o chumbo faz um excelente trabalho bloqueando formas perigosas de luz, como raios X e raios gama. No entanto, o chumbo é muito menos eficaz no afastamento de partículas perigosas que podem viajar pelo espaço. Por exemplo, quando electrões rápidos e de alta energia chamados partículas beta atingem átomos densos de chumbo, podem desencadear uma chuva de raios X que é mais prejudicial do que as próprias partículas beta. E quando os nêutrons atingem os átomos de chumbo, eles podem ejetar um feixe de nêutrons dos núcleos atômicos, piorando os efeitos da radiação.
Em vez disso, o AstroRad depende de um plástico rico em hidrogênio de alta densidade. Entre os elementos, o hidrogênio tem a maior densidade de elétrons por átomo, o que pode ajudar a formar um escudo rígido contra as partículas que chegam. Ao mesmo tempo, os átomos de hidrogênio normalmente não possuem nêutrons. Portanto, quando os nêutrons os atingem, eles não podem produzir os perigosos sprays de nêutrons que podem ocorrer com os átomos de chumbo.
Além disso, o plástico do AstroRad é muito mais leve que o chumbo. Isso facilita a movimentação em roupas que contenham plástico e é mais prático para missões espaciais onde o peso é uma grande limitação.
Os cientistas montaram milhares de hastes hexagonais de plástico rígido em forma de escala para criar uma vestimenta flexível. No total, cada colete pesava aproximadamente 26 quilos.
Os cientistas desenvolveram um colete em vez de um macacão ou capacete porque “diferentes órgãos e tecidos têm sensibilidades muito diferentes à radiação, portanto, proteger todas as partes do corpo igualmente não é a abordagem mais eficaz”, disse o co-autor do estudo Jordan Houri, cientista-chefe de ciência espacial da StemRad, ao Space.com. “Ao mesmo tempo, seria muito mais difícil vestir um traje completo e movimentar-se com ele.”
A força de blindagem do colete AstroRad baseou-se na sensibilidade à radiação dos órgãos subjacentes. Esta estratégia resulta numa redução cerca de 30% maior na dose de radiação que uma pessoa recebe em comparação com a distribuição uniforme da mesma proteção por todo o corpo, disse Houri.
Os pesquisadores testaram seu colete enquanto a NASA foi fechada Ártemis I Missão lunar no final de 2022 com um par de manequins extraordinariamente complexos chamados Phantoms. Esses torsos artificiais eram feitos de plástico que imitavam a densidade dos tecidos, ossos e órgãos humanos e estavam equipados cada um com mais de 5.600 sensores de radiação.
Os dois fantasmas eram mulheres adultas, já que pesquisas anteriores mostraram que os seios e os ovários são particularmente vulneráveis aos danos da radiação.
“Acredita-se que as mulheres correm maior risco de câncer relacionado à radiação”, disse Milstein. “A blindagem direcionada pode ajudar a reduzir a diferença de risco entre astronautas homens e mulheres.”
Como os fantasmas imitavam as mulheres, receberam nomes de mulheres, Zohar e Helga. “Helga foi contribuída para o experimento pelo Centro Aeroespacial Alemão, e Helga é um nome tradicional alemão”, disse Milstein. “Zohar foi uma contribuição da Agência Espacial de Israel, que selecionou o nome como parte de uma campanha de divulgação pública. Zohar é um nome hebraico tradicional que significa ‘radiação’, o que consideramos particularmente apropriado.”
Zohar e Helga voaram sentados em aeronaves da NASA Órion nave espacial; Zohar estava equipado com um colete AstroRad, mas Helga não. Embora Orion não tenha encontrado nenhum evento significativo Raio de sol Durante sua missão de 26 dias à órbita lunar e vice-versa, os pesquisadores conseguiram extrapolar quanta radiação solar os astronautas poderiam experimentar com base nos eventos que os fantasmas encontraram enquanto viajavam pelo interior. Van Allen liga a radiação que envolve a Terra.
Quando os cientistas analisaram eventos anteriores de partículas solares, descobriram que o colete AstroRad teria reduzido significativamente a dose de radiação de uma pessoa durante estas explosões – por exemplo, em quase 60% num evento de partículas solares em agosto de 1972.
“Originalmente, esperávamos algo próximo de 45% e, quando vimos o resultado pela primeira vez, pensamos que teríamos que olhar novamente e encontrar um erro”, disse Houri. “Em vez disso, a análise detalhada mostrou que a abordagem da AstroRad de proteger especificamente os órgãos e tecidos mais sensíveis à radiação foi ainda mais eficaz do que havíamos previsto.”
Tal redução poderia poupar aos astronautas o equivalente a 193 dias de radiação espacial. “A principal conclusão é que a AstroRad pode ajudar a superar um dos maiores desafios de saúde colocados pelo confinamento a longo prazo. exploração humana além da TerraMilstein disse.
AstroRad não é algo que os astronautas usariam continuamente durante toda a missão, disse Houri. “O AstroRad foi projetado como uma contramedida de emergência para eventos de partículas solares, de modo que os astronautas só o usariam quando os níveis de radiação estivessem elevados, normalmente por períodos de horas ou dias”, explicou ele.
Ainda assim, “embora não seja algo que os astronautas teriam de usar durante uma missão inteira, projetamos o colete para permanecer utilizável por muitas horas seguidas”, disse Milstein. Durante os testes com os coletes Estação Espacial Internacional“Vários membros da tripulação até dormiram com ele.”
O nível de proteção contra radiação fornecido pelo colete AstroRad foi semelhante ao do colete AstroRad Abrigo contra tempestades a bordo da espaçonave Orion“ao mesmo tempo que permite que o astronauta que o usa saia do bunker e continue as tarefas de missão crítica”, disse Houri. “O AstroRad pode ser usado sozinho ou em conjunto com um abrigo, mas uma de suas principais vantagens é que um astronauta pode permanecer protegido enquanto se movimenta pela cabine e conduz operações de missão crítica, em vez de permanecer no abrigo.”
Os cientistas estão agora investigando se é possível criar proteção contra radiação no espaço a partir de materiais a bordo. Por exemplo, trabalhando com a empresa aeroespacial Redwire, sediada na Flórida, “já demonstramos que é possível imprimir em 3D componentes AstroRad a partir de polietileno reciclado a bordo da Estação Espacial Internacional”, disse Milstein.
Os cientistas detalharam suas descobertas online hoje (12 de agosto) na revista Science Advances.
