Un team internazionale di scienziati ha calcolato che una missione con equipaggio su Marte potrebbe durare al massimo quattro anni, altrimenti la salute degli astronauti potrebbe essere compromessa dall'esposizione prolungata alle radiazioni cosmiche. Pianificare una missione con equipaggio su Marte sarebbe quindi una delle sfide più difficili di qualsiasi tentativo di esplorazione mai fatto dall'umanità. Ogni aspetto di un'avventura pluriennale di questo tipo avrebbe un impatto complesso su ogni altro fattore, producendo un costante tiro alla fune mentre scienziati e ingegneri cercano compromessi per soddisfare i requisiti della missione.
Oltre a cose come il tipo di motore, il numero di equipaggio, la dieta e mille altre cose, la pianificazione dovrà anche tenere conto del rischio sempre presente delle radiazioni. Una volta al di fuori dell'involucro protettivo dell'atmosfera terrestre e del suo campo magnetico, gli astronauti sarebbero infatti alla mercé dei raggi cosmici provenienti dal Sole e dal resto della galassia, ma come minimizzare una tale minaccia?
Secondo il recente studio che include ricercatori dell'UCLA, del MIT, dell'Istituto di Scienza e Tecnologia di Skolkovo e del GFZ Potsdam, la chiave per proteggere gli astronauti legati al Pianeta Rosso è una questione di tempistica e materiale di schermatura. Il punto importante è che la radiazione cosmica non è costante. Varia a seconda dell'attività del Sole, che può sembrare impercettibile ma è, in realtà, una stella variabile con un periodo maggiore di 11 anni durante il quale cresce e diminuisce di attività.
Ci sono due fonti di raggi cosmici. Una è il Sole, che produce le particelle energetiche solari (SEP), tendenzialmente di minore energia rispetto ai Raggi Cosmici Galattici (GCR), che sono generati invece da supernove, buchi neri, quasar e simili eventi ad alta energia. Questi raggi GCR sono spesso costituiti da particelle molto pesanti che volano a velocità ed energie che possono essere appena avvicinate nel più potente degli acceleratori di particelle sulla Terra e possono causare danni considerevoli al tessuto vivente nel tempo.
La buona notizia è che il Sole può fungere da scudo temporaneo contro i GCR. Quando il Sole è più attivo, i venti solari diventano molto forti e possono scongiurare i GCR, il che significa che gli astronauti sarebbero per lo più esposti a SEP meno energetici, con I GCR che sarebbero ridotti a poco più di una radiazione di fondo. Secondo i calcoli dello studio, poiché l'attività GCR è al minimo nei sei-12 mesi dopo la massima attività solare, una missione su Marte di durata inferiore a due anni sarebbe pratica, mentre una missione con durata superiore ai quattro anni esporrebbe l'equipaggio a livelli pericolosi di radiazioni prima di tornare sulla Terra, il che pone un limite massimo al tempo di missione.
Esistono molti modi diversi per proteggere un astronauta, tra cui piastre di metallo pesante, serbatoi d'acqua o lastre di polimeri a bassa densità. Il problema è che uno scudo abbastanza pesante da fornire una protezione diretta non solo causa problemi di peso per il veicolo spaziale, ma lo scudo può esso stesso trasformarsi in fonte di emissioni di radiazioni secondarie, mentre i raggi cosmici ne dividono gli atomi.