La Corea del Sud invierà sulla Luna LVRAD, uno strumento progettato per misurare direttamente radiazioni e neutroni al polo sud lunare. I dati serviranno a capire quanto sarà rischioso vivere e lavorare sulla superficie della Luna, dove gli astronauti non potranno contare sulla protezione che atmosfera e campo magnetico garantiscono sulla Terra.
Tornare sulla Luna è una cosa. Rimanerci per giorni, settimane o mesi è molto più complicato.
Uno dei problemi meno visibili, ma più importanti per le future missioni umane, sono le radiazioni cosmiche. Sulla Terra praticamente non ce ne accorgiamo perché atmosfera e campo magnetico assorbono o deviano gran parte delle particelle energetiche provenienti dallo spazio.
Sulla Luna questa protezione quasi non esiste.
Per capire con maggiore precisione quale ambiente incontreranno gli astronauti, NASA e Korea AeroSpace Administration (KASA) hanno raggiunto un accordo per portare un nuovo rivelatore di radiazioni direttamente al polo sud lunare.
Lo strumento si chiama LVRAD, Lunar Vehicle Radiation Dosimeter, ed è destinato a raggiungere la superficie lunare indicativamente nel 2030.
Cos’è LVRAD e cosa misurerà sulla Luna
LVRAD è uno strumento sviluppato in Corea del Sud per analizzare l’ambiente radiativo direttamente sulla superficie.
Secondo la comunicazione ufficiale della Korea AeroSpace Administration, il sistema sarà composto principalmente da:
- un dosimetro e spettrometro per radiazioni spaziali, capace di misurare quantità ed energia delle particelle;
- uno spettrometro di neutroni, destinato a caratterizzare il particolare ambiente neutronico vicino alla superficie lunare.
Il modello di volo dovrebbe essere completato nel 2027, per poi essere consegnato negli Stati Uniti e integrato in una missione lunare NASA prevista attualmente per il 2030. La data, però, potrà cambiare in base al calendario del programma.
Il lander sarà sviluppato da Intuitive Machines e dovrebbe trasportare complessivamente sette strumenti scientifici.
Perché sulla Luna ci sono così tante radiazioni
La differenza fondamentale tra Terra e Luna è la protezione naturale.
Il nostro pianeta dispone di:
- una atmosfera spessa;
- un campo magnetico globale;
- una magnetosfera capace di deviare molte particelle cariche.
La Luna, invece, non possiede un’atmosfera comparabile a quella terrestre né un campo magnetico globale sufficientemente forte.
Gli astronauti sulla superficie sono quindi molto più esposti a particelle energetiche provenienti dallo spazio. NASA considera la radiazione uno dei principali rischi delle missioni oltre l’orbita terrestre bassa.
Le sorgenti principali non sono tutte uguali.
| Fonte | Da dove arriva | Perché è pericolosa |
|---|---|---|
| Raggi cosmici galattici | Fuori dal Sistema Solare | Sono molto energetici e difficili da schermare completamente |
| Particelle solari | Sole | Possono aumentare rapidamente durante eventi solari intensi |
| Neutroni secondari | Interazione delle particelle con il suolo lunare | Possono contribuire alla dose ricevuta dagli astronauti |
La radiazione non è quindi un valore fisso.
Può cambiare con attività solare, posizione, schermatura e durata della permanenza.
Quante radiazioni riceveranno gli astronauti sulla Luna?
Non esiste un unico numero valido per ogni futura missione.
La dose dipenderà da quanto tempo gli astronauti resteranno sulla superficie, dalla protezione dell’habitat, dall’attività del Sole e persino dal punto in cui verranno effettuate le misurazioni.
Alcuni studi NASA stimano per una missione con 42 giorni sulla superficie lunare una dose dell’ordine di circa 70 mSv, mentre permanenze molto più lunghe potrebbero portare a diverse centinaia di millisievert.
Un’altra analisi presente nella bibliografia tecnica NASA ha stimato che l’esposizione ai soli raggi cosmici galattici sulla superficie potrebbe raggiungere, nelle condizioni considerate, circa 416 mSv in un anno. Eventi solari particolarmente intensi possono produrre esposizioni molto più elevate in periodi decisamente più brevi.
Sono valori da interpretare con cautela.
Non significa che ogni astronauta sulla Luna riceverà automaticamente 416 mSv all’anno. Sono stime dipendenti dal modello, dal ciclo solare e dalle condizioni di schermatura.
Ed è precisamente per ridurre queste incertezze che servono strumenti come LVRAD.
Perché le radiazioni sono pericolose per il corpo umano
Le particelle ad alta energia possono attraversare i tessuti e danneggiare cellule e DNA.
Il problema dipende sia dalla dose totale sia dalla velocità con cui viene ricevuta.
Un’esposizione prolungata può contribuire ad aumentare nel tempo il rischio di:
- tumori;
- cataratta;
- danni cardiovascolari;
- alterazioni del sistema nervoso centrale;
- effetti degenerativi.
Un evento solare molto intenso pone invece un problema diverso: può aumentare rapidamente l’esposizione e rendere necessario per gli astronauti raggiungere una zona maggiormente schermata.
NASA monitora infatti continuamente l’attività solare durante le missioni oltre la magnetosfera terrestre proprio per poter reagire a eventuali Solar Particle Events.
Perché misurare proprio il polo sud della Luna
Il polo sud non è stato scelto casualmente.
È una delle regioni più importanti per la nuova esplorazione lunare perché nelle zone permanentemente in ombra potrebbero trovarsi depositi di ghiaccio d’acqua, una risorsa potenzialmente fondamentale per una presenza umana duratura.
Abbiamo già approfondito su Tech iCrewPlay perché il polo sud è centrale nei progetti della futura base lunare NASA.
Ma il polo sud è anche un ambiente estremamente complesso.
Alcune zone rimangono in ombra quasi permanente, altre ricevono illuminazione per periodi prolungati e il terreno è dominato da crateri e forti differenze di quota.
A tutto questo bisogna aggiungere l’ambiente radiativo.
Prima di scegliere dove costruire un habitat o dove far lavorare gli astronauti per molte ore, sarà quindi necessario capire non soltanto dove si trova l’acqua o quale terreno sia più sicuro, ma anche quale esposizione radiativa caratterizza realmente quelle aree.
Perché non bastano le misurazioni dall’orbita
La NASA studia l’ambiente radiativo lunare da anni.
Il Lunar Reconnaissance Orbiter, per esempio, utilizza CRaTER, Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation, proprio per caratterizzare le radiazioni intorno alla Luna.
Ma una misura effettuata in orbita non risponde a tutte le domande sulla superficie.
Quando le particelle cosmiche colpiscono il terreno lunare possono generare particelle secondarie, compresi neutroni, modificando l’ambiente effettivamente sperimentato da una persona che si trova al suolo.
LVRAD permetterà quindi di raccogliere dati esattamente nel luogo in cui un giorno potrebbero operare astronauti, rover e infrastrutture.
La radiazione può danneggiare anche elettronica e rover
Il problema non riguarda soltanto il corpo umano.
Particelle molto energetiche possono provocare errori nei componenti elettronici, degradare progressivamente alcuni materiali e causare anomalie nei sistemi digitali.
Per una base lunare permanente questo significa dover proteggere:
- computer;
- sistemi di comunicazione;
- batterie;
- pannelli e sistemi energetici;
- rover;
- strumenti scientifici.
L’accordo tra KASA e NASA specifica infatti che i dati di LVRAD serviranno a studiare gli effetti delle radiazioni sia sulle missioni con equipaggio sia su quelle robotiche.
Come potrebbe essere protetta una base lunare
Una delle soluzioni più efficaci sarebbe semplicemente mettere più materiale tra gli astronauti e lo spazio.
Ma trasportare grandi quantità di schermatura dalla Terra sarebbe estremamente costoso.
Per questo vengono valutate diverse strategie:
- utilizzare regolite lunare sopra gli habitat;
- costruire aree fortemente schermate per le emergenze;
- sfruttare depressioni naturali;
- studiare grotte e tubi di lava;
- limitare le attività esterne durante condizioni solari sfavorevoli.
Le simulazioni mostrano quanto possa cambiare l’esposizione con una protezione naturale. In alcuni modelli, all’interno di un tubo di lava sufficientemente profondo la dose dovuta ai raggi cosmici può scendere enormemente rispetto alla superficie.
Una futura base lunare potrebbe quindi non assomigliare affatto alle strutture completamente esposte che siamo abituati a vedere nelle illustrazioni.
LVRAD si inserisce in un problema più grande di Artemis
La radiazione è soltanto uno dei rischi da risolvere prima di poter parlare seriamente di permanenza stabile sulla Luna.
Su Tech abbiamo già analizzato le criticità di sicurezza ancora aperte nel programma Artemis, dal terreno difficile del polo sud ai sistemi di emergenza.
La differenza rispetto alle missioni Apollo è fondamentale.
Apollo portava astronauti sulla superficie per permanenze relativamente brevi.
Le future infrastrutture lunari dovranno invece permettere di vivere e lavorare sulla Luna per periodi progressivamente più lunghi.
Un rischio relativamente piccolo durante una permanenza di pochi giorni può diventare molto più importante quando l’esposizione continua per settimane o mesi.
Perché questa missione conta per la futura base lunare
LVRAD non eliminerà le radiazioni e non stabilirà da solo se il polo sud sia sicuro.
Fornirà però qualcosa di fondamentale: misure dirette effettuate nel punto in cui vogliamo portare gli esseri umani.
Sapere quante particelle raggiungono il terreno, quale energia possiedono e quanti neutroni vengono prodotti permetterà di progettare meglio:
- habitat;
- tute;
- rover;
- rifugi per le tempeste solari;
- durata delle attività extraveicolari;
- sistemi elettronici.
Ed è questo il passaggio che separa una visita sulla Luna dalla costruzione di una vera presenza umana.
Prima di decidere come vivere al polo sud lunare, NASA e i suoi partner devono capire esattamente quanto quell’ambiente sia ostile.
Le radiazioni sono invisibili, ma potrebbero essere uno dei fattori che determineranno dove, per quanto tempo e con quali protezioni gli astronauti potranno realmente vivere sulla Luna.
