Para proteger os astronautas do Artemis II, especialistas da NASA ficam de olho no sol

À medida que quatro astronautas viajam ao redor da Lua na missão Artemis II da NASA, eles se aventurarão além do campo magnético protetor da Terra. A nave espacial da tripulação, Orion, irá transportá-los e protegê-los enquanto viajam para o espaço profundo e serve como a principal proteção contra o intenso poder do Sol. Durante o voo de 10 dias, a NASA e a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA) monitorarão o Sol 24 horas por dia e traduzirão as condições climáticas espaciais em decisões em tempo real para proteger os astronautas.

O clima espacial refere-se às mudanças nas condições impulsionadas pelo vento solar e pelas erupções do Sol. As explosões solares são as erupções mais poderosas do sistema solar, as mais fortes libertando mais energia do que mil milhões de bombas de hidrogénio. As ejeções de massa coronal são nuvens gigantes de partículas solares com centenas de vezes o tamanho da Terra que irrompem do Sol.

Embora tanto as explosões como as ejeções de massa coronal possam afetar a tecnologia, a principal preocupação dos astronautas são os eventos de partículas solares que podem desencadear, acelerando algumas partículas até perto da velocidade da luz. Se um evento significativo de partículas solares ocorrer perto da tripulação do Artemis II, poderá aumentar os níveis de radiação dentro da espaçonave. Uma exposição total demasiado elevada ao longo da vida pode contribuir para aumentar os riscos de desenvolver cancro ou distúrbios de saúde que podem prejudicar a cognição e o desempenho. Durante a missão Artemis II, a NASA minimizará esse risco.

“Nosso foco será a análise do clima espacial em tempo real, priorizando partículas energéticas solares e eventos que possam produzi-las”, disse Mary Aronne, líder de operações do escritório de análise do clima espacial do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “Estamos procurando o gatilho, que normalmente seria uma explosão ou uma ejeção de massa coronal.”

A equipe de Goddard rastreará quaisquer erupções solares que ocorram, medindo quão grandes são, quão rápido estão se movendo e qual a probabilidade de gerarem partículas energéticas que cruzarão o caminho de Orion. Para este fim, eles usarão dados em tempo real de espaçonaves de observação do Sol estrategicamente posicionadas em todo o sistema solar, como a recentemente lançada Sonda de Mapeamento e Aceleração Interestelar da NASA, o Observatório de Dinâmica Solar da NASA, o Observatório Solar e Heliosférico da ESA (Agência Espacial Europeia)/NASA, o satélite Geostationary Operational Environmental Satellites-19 da NOAA e muitos outros.

Outras naves espaciais da NASA também ajudarão a monitorar o Sol. Devido à posição atual de Marte, a missão da NASA Rover Perseverance em Marte pode olhar para o outro lado do Sol, onde a Terra não tem visão. As câmeras Mastcam-Z do rover podem fornecer às equipes de clima espacial da NASA uma visão das maiores manchas solares até duas semanas antes para que a equipe possa monitorar e se preparar para possíveis explosões solares.

Partículas solares energéticas não fluem diretamente do Sol. Eles espiralam ao longo das linhas do campo magnético do Sol, traçando loops de dezenas de milhares de quilômetros de diâmetro e espalhando-se devido a colisões de partículas ao longo do caminho. O enxame caótico é tão grande que, de dentro dele, partículas parecem vir de todas as direções.

“É mais como se você estivesse sentado em uma banheira e ela gradualmente se enchesse de água”, disse Stuart George, analista de radiação espacial da NASA Johnson.

Esse aumento gradual da radiação dá aos analistas tempo para avaliar a situação. Dentro do Orion, seis sensores de radiação, parte do Avaliador de radiação eletrônica híbrida sistema projetado e construído pela NASA, mede taxas de dose em diferentes partes da cabine. Os astronautas do Artemis II também usam rastreadores de radiação pessoais, chamados dosímetros ativos da tripulação. Se os níveis de radiação aumentarem, os sistemas a bordo do Orion exibem avisos acompanhados por um alarme sonoro.

A NASA tem limites de dosagem que eles procurarão dentro do Orion. O primeiro limiar assinala uma cautela, solicitando uma monitorização e coordenação mais estreitas com as equipas médicas e de operações de voo. Um limite mais elevado desencadeia uma recomendação para a tripulação se abrigar.

A proteção contra radiação no espaço tem tudo a ver com massa. Partículas carregadas são retardadas e absorvidas à medida que passam pela matéria. Os astronautas são treinados para reconfigurar a sua cabine durante um evento de partícula solar, removendo o equipamento guardado dos compartimentos de armazenamento e fixando-o ao longo de áreas da cabine para adicionar massa entre eles e as partículas que chegam. Como a Artemis II é a primeira missão Artemis tripulada, testar este procedimento na espaçonave Orion é um objetivo principal da missão.

“Depois que as tripulações adicionarem massa aos locais que tendem a ser mais quentes em termos de exposição à radiação, elas poderão continuar a cumprir suas funções”, disse George.

A complexidade dos eventos de partículas solares é uma das razões pelas quais a NASA coloca naves espaciais em todo o sistema solar. Durante uma tempestade solar em janeiro, os analistas da NASA rastrearam uma ejeção de massa coronal a caminho da Terra. Quando chegou, os satélites detectaram dois picos distintos em partículas energéticas onde normalmente haveria um. Medições de BioSentinel CubeSat da NASAimplantado durante a missão Artemis I, revelou o que aconteceu. A espaçonave, a cerca de 55 milhões de milhas de distância da Terra, detectou uma erupção distinta que mais tarde se fundiu com a ejeção de massa coronal dirigida para a Terra. No final das contas, ocorreram duas erupções separadas.

A tripulação também deve levar em conta a exposição aos cinturões de radiação da Terra e aos raios cósmicos galácticos. Os Cinturões de Radiação de Van Allen são dois anéis de partículas de alta energia que circundam nosso planeta. Qualquer missão rumo à Lua ou mais longe deve passar por eles. Os raios cósmicos galácticos são partículas de energia muito alta provenientes de fontes além do nosso sistema solar. Juntas, espera-se que a exposição à radiação destas fontes seja comparável a uma estadia de 1 mês na Estação Espacial Internacional, ou cerca de 5% do limite da carreira de um astronauta. Qualquer exposição a eventos de radiação solar aumentaria esta linha de base.

O Escritório de Análise do Clima Espacial Lua a Marte, baseado em NASA Goddard, avalia continuamente a atividade solar e quaisquer erupções que ocorram. A equipe compartilha sua análise com o Grupo de Análise de Radiação Espacial, baseado no Johnson Space Center da NASA em Houston. Juntos, suas previsões e as do Centro de Previsão do Clima Espacial da NOAA, além de medições em tempo real de dentro da espaçonave Orion, fornecerão recomendações para a equipe de controle de vôo.

Por Miles Hatfield
Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt, Maryland.