NASA estudia radiación cósmica para proteger a los viajeros de la alta-altitud

Científicos de la NASA que estudian la altura de la radiación recientemente publicaron nuevos resultados sobre los efectos de la radiación cósmica en nuestra atmósfera. Su investigación ayudará a mejorar la radiación en tiempo real monitoreo para aviación industria tripulantes y pasajeros que trabajan en entornos de radiación potencialmente mayores.

Imagina que estás sentado en un avión. Crucero a través de la estratosfera a 36.000 pies, estás muy por encima de las nubes y pájaros y de hecho, gran parte de la atmósfera. Pero, a pesar de su aspecto, esta región es vacía.

Justo encima, partículas de alta energía, llamadas rayos cósmicos, son zoom desde el espacio exterior. Estos accidente rápida partículas violentamente en las moléculas en la atmósfera, causando una reacción en cadena de la partícula que se desintegra. Mientras que en gran parte estamos protegidos de esta radiación en el suelo, hasta en la delgada atmósfera de la estratosfera, estas partículas pueden afectar los seres humanos y electrónica por igual.

Lanzado en septiembre de 2015 cerca de Fort Sumner, Nuevo México, experimento de dosimetría de radiación de la NASA, o RaD-X, utiliza un globo gigante lleno de helio para enviar instrumentos a la estratosfera para medir radiación cósmica proveniente del sol y espacio interestelar. Los resultados, presentados en un número especial de la revista del tiempo en espacio, mostraron algunas de las primeras medidas de su clase en altitudes de 26.000 a más de 120.000 pies sobre la Tierra.

RaD-X se prepara para ser lanzado de Fort Sumner, Nuevo México.

Créditos: NASA/Christopher Mertens

"Las medidas, por primera vez, se tomaron a siete diferentes altitudes, donde la física de la dosimetría es muy diferente," dijo Chris Mertens, investigador principal de la misión de RaD-X en el centro de investigación de Langley de la NASA en Hampton, Virginia. "Por tener las mediciones en estas siete altitudes que somos realmente capaces de probar qué tan bien nuestros modelos capturan la física de la radiación cósmica".

Radiación cósmica es causada por partículas de alta energía que continuamente de la ducha hacia abajo desde el espacio. La mayoría de estas partículas energéticas provienen de fuera del sistema solar, aunque el Sol es una fuente importante durante las tormentas solares.

La Magnetosfera de la Tierra, que actúa como un escudo magnético gigante, bloquea la mayor parte de la radiación de alguna vez llegar al planeta. Sin embargo, las partículas con suficiente energía, pueden penetrar magnetosfera y la atmósfera, donde chocan con las moléculas de nitrógeno y oxígeno de la Tierra. Estas colisiones provocan las partículas de alta energía a la descomposición en partículas diferentes a través de procesos conocidos como cascadas de nucleónica y electromagnéticas.

Si pudieran ver las partículas de la ventana del avión, notarlos clustering en una región por encima del plano. La densidad de la atmósfera causa el decaimiento ocurrir predominante a una altura de 60.000 pies, que crea una capa concentrada de partículas de radiación conocido como el Pfotzer máximo.

La carga útil de RaD X ascendió a la estratosfera para medir radiación cósmica proveniente del Sol y espacio interestelar.

Créditos: NASA

Radiación en la atmósfera puede medirse de dos maneras – por cuánto está presente o por cuánto puede dañar tejido biológico. El último se conoce como el dosis equivalente y es el estándar para la cuantificación de riesgos para la salud. Esta cantidad es notoriamente difícil de medir, ya que requiere conocer tanto el tipo y energía de la partícula que deposita la radiación, no simplemente cuántas partículas hay.

Estas partículas, las partículas primarias de alta energía y las partículas de caries secundaria, pueden tener efectos adversos para la salud en seres humanos. Radiación cósmica ADN se descompone y produce radicales libres, que pueden alterar las funciones celulares.

La misión de RaD-X tomaron medidas de altura, pocos de los que existían previamente, para comprender mejor cómo cósmica radiación se mueve a través de la atmósfera de la Tierra. Medición de tasa de dosis equivalente en un rango de altitudes, encontraron un aumento constante en la tasa más alta en la atmósfera, un hallazgo aparentemente contrario a la concentración de partículas en el Pfotzer máximo. Esto puede explicarse por la compleja interacción de las partículas primarias y secundarias a estas alturas, ya que las partículas primarias encontradas más arriba tienen un efecto mucho más perjudicial en el tejido que las partículas secundarias.

Las tasas de dosis de radiación, en este modelo de NAIRAS, aumentan con la altitud y latitud y pueden variar de hora en hora. Tarifas para el 14 de noviembre de 2012, 20:00 - 21:00 GMT se demuestran arriba. Colores más cálidos indican cantidades mayores de radiación.

Créditos: NASA/NAIRAS

Debido a su permanencia en la atmósfera superior de la Tierra, la tripulación aérea en la industria de la aviación están expuestos casi a duplicar los niveles de radiación de las personas en Tierra. Exposición a la radiación cósmica es también una preocupación para la tripulación a bordo del estación espacial internacional y futuras astronautas viajando a Marte, que tiene un entorno de radiación similar a la atmósfera superior de la Tierra. Aprender a proteger a los seres humanos de exposición a la radiación es una llave de paso en el futuro la exploración espacial.

Los resultados de X RaD se utilizará para mejorar modelos de espacio tiempo, como la Nowcast de atmosférico radiación ionizante para el modelo de seguridad de la aviación, o NAIRAS, que predice eventos de radiación. Estas predicciones son utilizadas por pilotos comerciales para saber cuando y donde los niveles de radiación son seguros, lo que permite el desvío de aviones en la región afectada cuando sea necesario.

Mientras que los vuelos en globos aerostáticos como RaD-X son esenciales para modelar el ambiente de radiación, no se proporcionan monitoreo de radiación en tiempo real, que NAIRAS requiere de previsión. Automatizado mediciones de la NASA de radiación para el programa de seguridad aeroespacial trabaja en conjunto con RaD-X para desarrollar y probar instrumentos que pueden ser volados a bordo de aviones comerciales para el monitoreo en tiempo real a grandes altitudes.

En la actualidad, un instrumento llamado un TEPC – contador proporcional equivalente de tejido – es el instrumento estándar para medir la radiación cósmica. Este instrumento es grande, caro y no puede ser comercial, construido, lo que es menos que ideal para la distribución de gran escala.

"Necesitamos instrumentos basada en estado sólidos, compactos y pequeño calibrados contra el TEPC que puede medir confiablemente los equivalentes de dosis y puede ser integrado en avión barato y compacto", dijo Mertens.

La misión de vuelo había probado dos nuevos instrumentos, el detector de RaySure y el detector de Teledyne TID, en la esperanza de que pueden ser instalados sobre aviones comerciales en el futuro. Estos nuevos instrumentos ofrecen la ventaja de ser compacto y de fácil producción. Durante la misión de RaD-X prueba, ambos instrumentos fueron encontrados para ser candidatos prometedores para el futuro monitoreo en tiempo real, in situ.

By Mara Johnson-Groh
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Last Updated: Jan. 27, 2017

Editor: Rob Garner

Traducción: El Quelonio Volador