A medida que la NASA lidera el camino para la exploración humana en la Luna y más allá, la radiación espacial es uno de los mayores peligros que deben enfrentar las tripulaciones. En 2018, la NASA firmó un acuerdo con la Agencia Espacial Israelí (ISA, por sus siglas en inglés) y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR, por sus siglas en alemán) para la realización de un experimento para poner a prueba el chaleco de protección contra la radiación llamado AstroRad. Este chaleco será utilizado en la misión Artemis I, que será la primera prueba de vuelo del cohete del Sistema de lanzamiento espacial (SLS, por sus siglas en inglés) y la nave espacial Orion. La investigación, llamada Experimento Matroshka de Radiación con AstroRad (MARE, por sus siglas en inglés), proporcionará datos valiosos sobre los niveles de radiación durante las misiones a la Luna mientras se pone a prueba la eficacia del nuevo chaleco. Las misiones Artemis en la Luna allanarán el camino para la exploración humana de Marte.
La atmósfera y el escudo magnético de la Tierra nos protegen de la mayor parte de la radiación del universo, incluida la radiación de nuestro Sol. Cuando los astronautas dejan la Tierra, quedan expuestos al espectro completo de radiación que está presente en el espacio profundo. La misión Artemis I no llevará tripulación, sino dos torsos de maniquíes idénticos equipados con detectores de radiación. Los maniquíes viajarán a bordo de Orion durante la misión de tres semanas, recorriendo unos 450.000 kilómetros (280.00 millas) desde la Tierra y miles de kilómetros más allá de la Luna.
Los maniquíes, llamados fantasmas, están fabricados con materiales que imitan los huesos humanos, los tejidos blandos y los órganos de una mujer adulta. Sus nombres son Helga y Zohar y, a pesar de viajar juntas, sus misiones serán diferentes: Zohar usará el chaleco AstroRad, mientras que Helga no. Se eligieron formas femeninas porque las mujeres suelen tener una mayor sensibilidad a los efectos de la radiación espacial, pero el chaleco AstroRad está diseñado para proteger tanto a hombres como a mujeres.
Los fantasmas tienen una cuadrícula de tres centímetros incrustada en sus torsos que permitirá a los científicos mapear las dosis de radiación interna en áreas del cuerpo que contienen órganos críticos. Con dos torsos idénticos, los científicos podrán determinar qué tan bien el nuevo chaleco podría proteger a la tripulación de la radiación solar, al mismo tiempo que recopilan datos sobre la cantidad de radiación que los astronautas podrían experimentar dentro de Orion en una misión lunar, condiciones que no se pueden recrear en la Tierra.
La ISA proporcionará el chaleco AstroRad para la misión, que fue desarrollado por una empresa israelí llamada StemRad en colaboración con el contratista principal de Orion, Lockheed Martin. El DLR proporcionará los fantasmas y la mayoría de los detectores de radiación, con otras contribuciones provenientes de universidades de todo el mundo.
En una investigación relacionada actualmente en curso en la Estación Espacial Internacional, el estudio de Evaluación de comodidad y factores humanos en la prenda AstroRad contra la radiación (CHARGE, por sus siglas en inglés) evaluará la ergonomía, el rango de movimiento, la comodidad y la experiencia general del usuario del chaleco AstroRad en un entorno de microgravedad. Los conocimientos obtenidos con el estudio ayudarán a mejorar el ajuste al cuerpo y el funcionamiento del chaleco.
MARE se basa en experimentos anteriores realizados en la estación espacial utilizando “fantasmas” y otros instrumentos para medir la exposición a la radiación en la órbita terrestre baja. Los astronautas en la estación están expuestos a niveles de radiación unas 50 veces más altos que los que experimentan las personas en la Tierra. Más allá del campo magnético de la Tierra y en el espacio interplanetario, el nivel de exposición a la radiación durante las misiones de exploración podría ser mucho mayor, hasta 150 veces más. Los seres humanos expuestos a grandes cantidades de radiación pueden experimentar problemas de salud agudos y crónicos que van desde enfermedad inmediata por radiación hasta el desarrollo de cáncer en el futuro.
Orion fue diseñado para proteger tanto a los humanos como al hardware durante los eventos de radiación en las misiones Artemis. Por ejemplo, en caso de una erupción solar, la tripulación de Orion puede refugiarse en la parte central del módulo de tripulación, entre el suelo y el escudo térmico, utilizando las bolsas de estiba a bordo para mejorar el refugio. Sin embargo, es posible que la tripulación deba permanecer en dicho refugio durante más de un día. Con un chaleco protector para ayudar a bloquear las partículas de energía solar, la tripulación podría continuar trabajando durante las actividades críticas de la misión a pesar de una tormenta solar.
Orion también tendrá diferentes tipos de sensores de radiación a bordo para registrar tanto el nivel máximo de exposición a la radiación durante el vuelo como los niveles de radiación a lo largo de la misión. Luego, los investigadores pueden comparar los datos con la telemetría de la misión para revelar dónde y cuándo se encontró la radiación. Si bien el chaleco AstroRad está diseñado principalmente para proteger contra las partículas de energía solar que se expulsan del Sol durante una erupción solar, los investigadores también están desarrollando y evaluando formas de proteger a la tripulación de los rayos cósmicos galácticos, que es otro tipo de radiación que proviene de toda la galaxia y contra la que es más difícil protegerse.
Con los datos de MARE y otros sensores, la NASA y sus socios mejorarán su capacidad para prepararse y limitar los efectos de la exposición a la radiación a medida que los seres humanos viajan más lejos en el espacio en misiones más largas. Reducir los riesgos causados por la exposición a la radiación es importante para las misiones que podrían durar hasta tres meses en el puesto de avanzada Gateway en la órbita lunar, y futuras misiones a Marte, actualmente estimadas en un viaje de ida y vuelta de tres años.
La NASA está trabajando para llevar a la primera mujer y a la primera persona de color a la Luna como parte del programa Artemis. Orion, el cohete del Sistema de Lanzamiento Espacial, y Gateway son parte de la columna vertebral de la NASA para la exploración del espacio profundo. A través del enfoque de exploración más amplio de la Luna a Marte de la agencia, la NASA establecerá una presencia a largo plazo en la Luna y se preparará para el próximo gran salto de la humanidad: enviar astronautas a Marte.