Ilustración artística de un escudo electromagnético que podría proteger a los astronautas. Crédito de la imagen: Hubble. Click para agrandar.
Los cargos opuestos se atraen. Los cargos similares se repelen. Es la primera lección de electromagnetismo y, algún día, podría salvar la vida de los astronautas.
La Visión de la NASA para la Exploración Espacial exige un regreso a la Luna como preparación para viajes aún más largos a Marte y más allá. Pero hay un potencial showtopper: la radiación.
El espacio más allá de la órbita terrestre baja está inundado de radiación intensa del Sol y de fuentes galácticas profundas como las supernovas. Los astronautas que se dirigen a la Luna y Marte estarán expuestos a esta radiación, lo que aumenta el riesgo de contraer cáncer y otras enfermedades. Encontrar un buen escudo es importante.
La forma más común de lidiar con la radiación es simplemente bloquearla físicamente, como lo hace el concreto grueso alrededor de un reactor nuclear. Pero hacer naves espaciales de concreto no es una opción. (Curiosamente, podría ser posible construir una base lunar a partir de una mezcla concreta de polvo lunar y agua, si se puede encontrar agua en la Luna, pero esa es otra historia). Los científicos de la NASA están investigando muchos materiales que bloquean la radiación, como el aluminio y los plásticos avanzados. e hidrógeno líquido. Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas.
Esas son todas las soluciones físicas. Existe otra posibilidad, una sin sustancia física pero con un gran poder de protección: un campo de fuerza.
La mayor parte de la radiación peligrosa en el espacio consiste en partículas cargadas eléctricamente: electrones y protones de alta velocidad del Sol, y núcleos atómicos masivos, cargados positivamente de supernovas distantes.
Los cargos similares se repelen. Entonces, ¿por qué no proteger a los astronautas rodeándolos con un potente campo eléctrico que tiene la misma carga que la radiación entrante, desviando así la radiación?
Muchos expertos son escépticos de que se puedan hacer campos eléctricos para proteger a los astronautas. Pero Charles Buhler y John Lane, ambos científicos de ASRC Aerospace Corporation en el Centro Espacial Kennedy de la NASA, creen que se puede hacer. Han recibido apoyo del Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA, cuyo trabajo es financiar estudios de ideas lejanas, para investigar la posibilidad de escudos eléctricos para las bases lunares.
"El uso de campos eléctricos para repeler la radiación fue una de las primeras ideas en la década de 1950, cuando los científicos comenzaron a analizar el problema de proteger a los astronautas de la radiación", dice Buhler. "Sin embargo, rápidamente abandonaron la idea, porque parecía que se necesitaban los altos voltajes y los diseños incómodos que creían que serían necesarios (por ejemplo, poner a los astronautas dentro de dos esferas metálicas concéntricas) harían poco práctico un escudo eléctrico".
El enfoque de Buhler y Lane es diferente. En su concepto, una base lunar tendría una media docena de esferas inflables y conductoras, de unos 5 metros de diámetro, montadas sobre la base. Las esferas se cargarían hasta un potencial eléctrico estático muy alto: 100 megavoltios o más. Este voltaje es muy grande, pero debido a que fluiría muy poca corriente (la carga se asentaría estáticamente en las esferas), no se necesitaría mucha energía para mantener la carga.
Las esferas estarían hechas de una tela delgada y fuerte (como Vectran, que se usó para los globos de aterrizaje que amortiguaron el impacto de los Rovers de Exploración de Marte) y recubiertas con una capa muy delgada de un conductor como el oro. Las esferas de tela podrían plegarse para el transporte y luego inflarse simplemente cargándolas con una carga eléctrica; las cargas similares de los electrones en la capa de oro se repelen entre sí y obligan a la esfera a expandirse hacia afuera.
Colocar las esferas muy por encima reduciría el peligro de que los astronautas las toquen. Al elegir cuidadosamente la disposición de las esferas, los científicos pueden maximizar su efectividad para repeler la radiación y minimizar su impacto en los astronautas y el equipo en el suelo. En algunos diseños, de hecho, el campo eléctrico neto a nivel del suelo es cero, lo que alivia los riesgos potenciales para la salud de estos campos eléctricos fuertes.
Buhler y Lane todavía están buscando la mejor disposición: parte del desafío es que la radiación viene como partículas cargadas tanto positiva como negativamente. Las esferas deben estar dispuestas de modo que el campo eléctrico sea, por ejemplo, negativo muy por encima de la base (para repeler las partículas negativas) y positivo más cerca del suelo (para repeler las partículas positivas). "Ya hemos simulado tres geometrías que podrían funcionar", dice Buhler.
Los diseños portátiles podrían incluso montarse en rovers lunares "buggy lunares" para ofrecer protección a los astronautas mientras exploran la superficie, imagina Buhler.
Suena maravilloso, pero aún quedan muchos problemas científicos y de ingeniería por resolver. Por ejemplo, los escépticos señalan que un escudo electrostático en la Luna es susceptible de cortocircuito por el polvo lunar flotante, que en sí mismo es cargado por la radiación solar ultravioleta. El viento solar que sopla a través del escudo también puede causar problemas. Los electrones y protones en el viento podrían quedar atrapados por el laberinto de fuerzas que conforman el escudo, lo que llevaría a corrientes eléctricas fuertes e involuntarias justo encima de las cabezas de los astronautas.
La investigación aún es preliminar, enfatiza Buhler. El polvo lunar, el viento solar y otros problemas aún se están investigando. Puede ser que un tipo diferente de escudo funcione mejor, por ejemplo, un campo magnético superconductor. Estas ideas salvajes aún no se han resuelto.
Pero, quién sabe, quizás algún día los astronautas en la Luna y Marte trabajarán de manera segura, protegidos por un simple principio de electromagnetismo que incluso un niño puede entender.
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