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Meteo cosmico propizio a metà 2030: destinazione Marte e ritorno

Potrebbe aprirsi a metà del 2030 la prima finestra di lancio per una missione con equipaggio verso Marte. In quella data, la posizione dei pianeti e un’attività solare più intensa proteggerebbero la navicella da raggi cosmici molto più pericolosi provenienti dallo spazio interstellare.

Uno studio di meteorologia spaziale ha simulato cosa accadrebbe a una navicella con equipaggio in un viaggio di andata e ritorno Terra/Marte. Il dato certo è che il veicolo spaziale sarebbe esposto ai raggi cosmici provenienti dallo spazio interstellare e alle particelle energetiche emanate dal nostro Sole che ogni 11 anni mostra un picco nella sua attività, emettendo la maggior parte delle radiazioni. Potrebbe sembrare un controsenso far partire una missione con equipaggio proprio durante l’attività più energetica della nostra stella, ma il paradosso è che sarebbe proprio l’intensa attività solare a proteggere l’equipaggio e la sua navicella dai raggi cosmici fino a dieci volte più energetici delle particelle solari.

La simulazione, eseguita da Mikhail Dobynde di Skoltech, università internazionale privata che ha sede in Russia, con ricercatori del German Research Centre for Geosciences, dell’Università di Potsdam, dell’Università della California a Los Angeles e del Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha tenuto conto di diversi fattori.

Esistono due tipi principali di radiazioni pericolose: particelle energetiche solari (SEP) e raggi cosmici galattici (GCR). L’intensità e l’evoluzione di entrambi dipendono dall’attività solare. L’attività GCR è più alta durante il minimo solare, più bassa durante il massimo e si riduce con un ritardo tra i i 6-12 mesi rispetto al dinamismo della nostra stella. Al contrario, vi è l’intensità delle SEP, che seguono l’andamento dell’attività solare: al massimo le SEP sono molto intense, mentre scendono quando l’attività solare decade.

I ricercatori, che hanno pubblicato il paper su Space Weather, hanno combinato modelli dell’ambiente particellare delle SEP e dei GCR, con simulazioni Monte Carlo di propagazione della radiazione all’interno di un veicolo spaziale con equipaggio.

«Abbiamo identificato la combinazione ottimale di schermatura dei veicoli spaziali e la data di lancio che consente la durata di volo più lunga. Secondo i nostri calcoli, si dimostra che il momento ottimale per un volo su Marte sarebbe il lancio della missione al massimo solare e che la durata del volo non dovrebbe superare i 4 anni circa.»

Tra le considerazioni più rilevanti, c’è quella relativa alle particelle energetiche solari che sono abbastanza facili da schermare, mentre le loro esplosioni forniscono un beneficio inaspettato: allontanano i raggi cosmici galattici più dannosi.

I risultati mostrati in questo studio possono essere tradotti in raccomandazioni generali per chi progetta i veicoli spaziali e la pianificazione della missione. In primo luogo, una missione di lunga durata dovrebbe essere programmata solo per il periodo di massimo solare per ridurre l’influenza della radiazione GCR. In secondo luogo, la schermatura dei veicoli spaziali dovrebbe essere abbastanza spessa – ma non troppo – per impedire la produzione di particelle secondarie; nella simulazione, ad esempio, i ricercatori hanno utilizzato un box di 10 cm di alluminio. Infine, i tempi di volo più brevi per un viaggio di andata e ritorno Terra/Marte saranno a metà del 2030 e nel 2050, corrispondenti a periodi di massima intensità solare.

In apertura: una rappresentazione che mostra l’effetto delle radiazioni nocive su un astronauta protetto da una schermatura in alluminio da 10 grammi per centimetro quadrato. L’immagine a sinistra illustra 100 protoni che colpiscono il veicolo spaziale con energie di 100 megaelettronvolt. A destra, ci sono solo 10 protoni in arrivo, ma con 10 volte più energia. Le linee blu indicano i protoni primari, con le particelle secondarie risultanti mostrate in rosso (neutroni), giallo (raggi gamma) e ciano (elettroni). I punti verdi indicano le interazioni particella-materia. 

Crediti: Dr. Mikhail Dobynde/Skoltech

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