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Raggi cosmici: le radiazioni sono un pericolo per gli astronauti?

L’equipaggio aereo e gli astronauti sono particolarmente soggetti all'azione dei raggi cosmici. Ma cosa può provocare una lunga esposizione alle radiazioni?

Categorie Astronomia · Missioni spaziali

Nuclei e particelle ad altissima energia provenienti dal profondo spazio investono la Terra continuamente. Nonostante il campo magnetico terrestre schermi per gran parte la superficie, l’equipaggio aereo e gli astronauti ne sono particolarmente soggetti. Questo fa di loro i lavoratori più esposti a fonti di radiazione ionizzante. Inoltre, la prolungata esposizione alle radiazioni rappresenta un pericolo per gli astronauti.

Radiazioni e radiazioni, quale il principale pericolo per gli astronauti?

Nella vita quotidiana sulla Terra, l’uomo è da sempre soggetto a fonti di radiazione elettromagnetica: dalla luce solare alle onde radio, fino alle lampadine. Generalmente tali fonti di radiazione sono ad energie basse o moderate, e non costituiscono un problema alla salute umana. Ma all’innalzarsi dell’energia, le radiazioni divengono sempre più penetranti e pericolose, fino a riuscire a strappare via gli elettroni dagli atomi. Vengono perciò dette radiazioni ionizzanti.

Esempi di radiazione ionizzante sono i raggi X e gamma, notoriamente usati in medicina per la diagnostica e la terapia. Se moderati e usati correttamente questi sono un valido aiuto alla lotta ai tumori. Vi sono anche però fonti di radiazione ionizzante provenienti dallo spazio, particelle e nuclei ad energie vertiginose che hanno molteplici origini e composizione: sono i cosiddetti raggi cosmici.

Radiazione dallo spazio: cos’è e da dove viene?

I raggi cosmici sono fatti per lo più da protoni liberi, ma si possono trovare nuclei atomici (ossia atomi privi di elettroni, tra cui particelle alpha) di elementi di varia natura, con tracce di antimateria. Le loro energie spaziano dalle centinaia di MeV alle centinaia di miliardi di GeV, sono perciò estremamente variegate.

Essendo quindi costituita da particelle cariche, la radiazione può essere deviata, accelerata e rallentata da campi magnetici di vario genere nel corso del suo percorso, rendendo difficile capirne l’esatta origine. Ciononostante, le fonti più probabili sono eventi solari di vario tipo, come eruzioni solari, vento solare o espulsioni di massa coronale, oppure di tipo galattico o intergalattico, come supernovae, galassie attive, lampi gamma.

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Le fasce di radiazione terrestri. la fascia più interna è dominata dai protoni, quella più esterna dagli elettroni. Credits: NASA

Nemmeno la Terra è esente da questo tipo di radiazione. Infatti, a causa del campo magnetico terrestre, vi sono delle fasce (come le fasce di Van Allen) da cui si origina radiazione causata dalle collisioni tra le particelle interstellari e l’atmosfera superiore. Si tratta di raggi-X, particelle alpha, neutroni, neutrini e particelle rare come i muoni. Perciò anche se la Terra scherma la maggior parte dei raggi cosmici, non appena si supera una certa quota si è esposti alla radiazione ionizzante proveniente dallo spazio o dalle fasce della Terra stessa.

Le radiazioni e il pericolo per la salute degli astronauti

L’equipaggio aereo, viste le altitudini e i tempi di lavoro, è soggetto ad alcune dosi di raggi cosmici, e sono perciò classificati lavoratori a rischio. Si tende perciò a tenere le dosi assorbite sotto un certo limite annuo, affinché il rischio di formazione di tumori rimanga dell’ordine di qualsiasi altro lavoratore.  

Gli astronauti sono soggetti a rischi ben più alti, e non solo di formazione di tumore: si parla di effetti sul sistema nervoso e malattie degenerative, soprattutto oltre l’orbita terrestre bassa. Le dosi assorbite possono essere molto varie, e dipendono in genere dall’altitudine, dal ciclo solare o da fattori individuali. Questi rischi vengono ridotti schermando il veicolo spaziale, usando per esempio materiale idrogenato (che tende a rallentare alcune particelle), schermi attivi per la radiazione gamma o altre strategie ancora in sviluppo, oppure selezionando orbite adeguate e riducendo i tempi di permanenza nello spazio.

Rilevazione ed effetti pericolosi delle radiazioni sull’ambiente

I raggi cosmici causano una reazione a catena sull’atmosfera terrestre che mette in moto particelle a cascata, la cosiddetta shower. La radiazione può essere studiata prima che interagisca dei satelliti, o attraverso la cascata di particelle a terra. In particolare, i muoni o neutrini possono essere rilevati anche nel sottosuolo, sfruttando aree ben più ampie di quelle sfruttabili in superficie.

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La shower di particelle causata dai raggi cosmici. Si notino le cascate elettromagnetiche e di androni originatisi dalla radiazione primaria. Credits: CERN

Raggi di questa energia ed intensità hanno effetti chimici non trascurabili sull’atmosfera terrestre. Sono per esempio responsabili della produzione di alcuni isotopi come il Carbonio-14 (usato per la datazione al radiocarbonio di reperti archeologici). Non trascurabile è infine l’influenza della radiazione sull’elettronica di bordo. Questa può essere alterata in modi pericolosi e richiede perciò strategie adeguate che la preservino ai fini della missione.

A cura di Luigi Marchese

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