Es el año 2027 y la Visión para la Exploración Espacial de la NASA está progresando a tiempo. Sin embargo, a mitad del viaje, una erupción solar gigantesca estalla, arrojando radiación letal directamente a la nave espacial. Debido a la investigación realizada por el ex astronauta Jeffrey Hoffman y un grupo de colegas del MIT en el año 2004, este vehículo tiene un sistema de blindaje magnético superconductor de última generación que protege a los ocupantes humanos de cualquier emisión solar mortal.
Recientemente, una nueva investigación ha comenzado a examinar el uso de la tecnología de imanes superconductores para proteger a los astronautas de la radiación durante los vuelos espaciales de larga duración, como los vuelos interplanetarios a Marte que se proponen en la actual Visión para la Exploración Espacial de la NASA.
El investigador principal de este concepto es el ex astronauta Dr. Jeffrey Hoffman, quien ahora es profesor en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT).
El concepto de Hoffman es una de las 12 propuestas que comenzaron a recibir fondos el mes pasado del Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA (NIAC). Cada uno recibe $ 75,000 por seis meses de investigación para realizar estudios iniciales e identificar desafíos para desarrollarlo. Los proyectos que pasan por esa fase son elegibles para hasta $ 400,000 más durante dos años.
El concepto de blindaje magnético no es nuevo. Como dice Hoffman, "¡La Tierra lo ha estado haciendo durante miles de millones de años!"
El campo magnético de la Tierra desvía los rayos cósmicos, y una medida adicional de protección proviene de nuestra atmósfera que absorbe cualquier radiación cósmica que atraviesa el campo magnético. El uso de blindaje magnético para naves espaciales se propuso por primera vez a fines de la década de 1960 y principios de los 70, pero no se buscó activamente cuando los planes para vuelos espaciales de larga duración quedaron en el camino.
Sin embargo, la tecnología para crear imanes superconductores que pueden generar campos fuertes para proteger a las naves espaciales de la radiación cósmica se ha desarrollado recientemente. Los sistemas de imanes superconductores son deseables porque pueden crear campos magnéticos intensos con poca o ninguna entrada de energía eléctrica, y con temperaturas adecuadas pueden mantener un campo magnético estable durante largos períodos de tiempo. Sin embargo, un desafío es desarrollar un sistema que pueda crear un campo magnético lo suficientemente grande como para proteger una nave espacial habitable del tamaño de un autobús. Otro desafío es mantener el sistema a temperaturas cercanas al cero absoluto (0 Kelvin, -273 C, -460 F), lo que otorga a los materiales propiedades superconductoras. Los avances recientes en tecnología y materiales superconductores han proporcionado propiedades superconductoras a más de 120 K (-153 C, -243 F).
Hay dos tipos de radiación que deben abordarse para los vuelos espaciales humanos de larga duración, dice William S. Higgins, un físico de ingeniería que trabaja en seguridad radiológica en Fermilab, el acelerador de partículas cerca de Chicago, IL. Los primeros son protones de erupción solar, que vendrían en ráfagas después de un evento de erupción solar. Los segundos son los rayos cósmicos galácticos, que, aunque no son tan letales como las erupciones solares, serían una radiación de fondo continua a la que la tripulación estaría expuesta. En una nave espacial sin blindaje, ambos tipos de radiación darían lugar a problemas de salud significativos o la muerte de la tripulación.
La forma más fácil de evitar la radiación es absorberla, como usar un delantal de plomo cuando le hacen una radiografía al dentista. El problema es que este tipo de blindaje a menudo puede ser muy pesado, y la masa es muy importante con nuestros vehículos espaciales actuales, ya que necesitan ser lanzados desde la superficie de la Tierra. Además, según Hoffman, si usa solo un poco de blindaje, en realidad puede empeorarlo, porque los rayos cósmicos interactúan con el blindaje y pueden crear partículas cargadas secundarias, lo que aumenta la dosis total de radiación.
Hoffman prevé utilizar un sistema híbrido que emplea tanto un campo magnético como una absorción pasiva. "Así es como lo hace la Tierra", explicó Hoffman, "y no hay razón para que no podamos hacerlo en el espacio".
Una de las conclusiones más importantes de la segunda fase de esta investigación será determinar si el uso de la tecnología de imanes superconductores es efectivo en masa. "No tengo dudas de que si lo construimos lo suficientemente grande y fuerte, proporcionará protección", dijo Hoffman. "Pero si la masa de este sistema de imanes conductores es mayor que la masa solo para usar un blindaje pasivo (de absorción), ¿por qué tomarse esa molestia?"
Pero ese es el desafío y la razón de este estudio. "Esto es investigación", dijo Hoffman. "No soy partidista de una forma u otra; Solo quiero saber cuál es la mejor manera ".
Suponiendo que Hoffman y su equipo puedan demostrar que el blindaje magnético superconductor es efectivo en masa, el siguiente paso sería realizar la ingeniería real para crear un sistema lo suficientemente grande (aunque liviano), además del ajuste fino del mantenimiento de imanes en superconductores ultra-fríos temperaturas en el espacio. El paso final sería integrar dicho sistema en una nave espacial con destino a Marte. Ninguna de estas tareas es trivial.
Los exámenes para mantener la intensidad del campo magnético y las temperaturas casi absolutas de cero de este sistema en el espacio ya están ocurriendo en un experimento que está programado para ser lanzado a la Estación Espacial Internacional para una estadía de tres años. El espectrómetro magnético alfa (AMS) se conectará al exterior de la estación y buscará diferentes tipos de rayos cósmicos. Empleará un imán superconductor para medir el impulso de cada partícula y el signo de su carga. Peter Fisher, profesor de física también del MIT, trabaja en el experimento AMS y está cooperando con Hoffman en su investigación de los imanes superconductores. Un estudiante de posgrado y un científico investigador también están trabajando con Hoffman.
NIAC fue creado en 1998 para solicitar conceptos revolucionarios de personas y organizaciones fuera de la agencia espacial que podrían avanzar en las misiones de la NASA. Los conceptos ganadores se eligen porque "empujan los límites de la ciencia y la tecnología conocidas" y "muestran relevancia para la misión de la NASA", según la NASA. Se espera que estos conceptos demoren al menos una década en desarrollarse.
Hoffman voló en el espacio cinco veces y se convirtió en el primer astronauta en registrar más de 1,000 horas en el transbordador espacial. En su cuarto vuelo espacial, en 1993, Hoffman participó en la primera misión de servicio del telescopio espacial Hubble, una misión ambiciosa e histórica que corrigió el problema de aberración esférica en el espejo primario del telescopio. Hoffman dejó el programa de astronautas en 1997 para convertirse en el Representante Europeo de la NASA en la Embajada de los Estados Unidos en París, y luego se fue al MIT en 2001.
Hoffman sabe que para hacer posible una misión espacial, hay mucho desarrollo de ideas e ingeniería dura que lo precede. "Cuando se trata de hacer cosas en el espacio, si eres astronauta, ve y hazlo con tus propias manos", dijo Hoffman. "Pero no vuelan en el espacio para siempre, y todavía me gustaría hacer una contribución".
¿Ve él su investigación actual tan importante como arreglar el telescopio espacial Hubble?
"Bueno, no en el sentido inmediato", dijo. “Pero por otro lado, si alguna vez vamos a tener una presencia humana en todo el sistema solar, necesitamos poder vivir y trabajar en regiones donde el ambiente de partículas cargadas es bastante severo. Si no podemos encontrar una manera de protegernos de eso, será un factor muy limitante para el futuro de la exploración humana ".
