Tra i tanti pericoli a cui sono esposti gli astronauti durante il volo spaziale ci sono le radiazioni. Contrariamente a quello che si sente dire online, però, questo rischio non riguarda solo le fasce di Van Allen: bisogna aggiungere i raggi cosmici galattici e le particelle energetiche solari. Quale dei tre tipi di radiazioni sia più pericoloso dipende dalle caratteristiche della missione e dal fatto di considerare gli effetti immediati oppure i rischi per la salute nel lungo periodo.
I raggi cosmici galattici, nonostante il nome, non sono onde elettromagnetiche, ma particelle dotate di massa: soprattutto protoni e nuclei di elio, insieme a una piccola frazione di nuclei più pesanti, che arrivano dall’esterno del sistema solare. Si muovono a velocità prossime a quella della luce e possiedono quindi energie enormi. Si chiamano così perché, quando furono scoperti all’inizio del Novecento, si pensava erroneamente che fossero una forma di radiazione analoga ai raggi X e ai raggi gamma.
Con la tecnologia attuale è sostanzialmente impossibile schermare completamente i raggi cosmici galattici. Inoltre, quando interagiscono con le strutture di un veicolo spaziale, generano radiazioni secondarie che possono essere anch’esse pericolose. D’altra parte, non producono normalmente effetti immediati sulla salute, ma causano danni cumulativi, in particolare al DNA, che possono accrescere il rischio di tumori e di alterazioni del sistema nervoso centrale. Il rischio è limitato durante missioni brevi ma diventerà significativo per le missioni di lunga durata, come la futura esplorazione umana di Marte.
Anche gli altri due tipi di radiazioni spaziali sono costituiti da particelle ad alte energia, a differenza delle radiazioni che incontriamo sulla Terra e che sono rappresentate perlopiù da onde elettromagnetiche come i raggi X o i raggi gamma.
Le particelle energetiche solari sono protoni, elettroni e nuclei accelerati dal Sole durante eventi come brillamenti solari ed espulsioni di massa coronale. Si tratta di fenomeni sporadici e improvvisi che, nel giro di poche ore, possono produrre dosi di radiazione sufficienti a causare effetti acuti, inclusa la sindrome acuta da radiazione e, nei casi più estremi, la morte.
A differenza dei raggi cosmici galattici, tuttavia, queste particelle possiedono in genere energie inferiori e possono quindi essere schermate in modo più efficace. Per questo motivo è possibile predisporre all’interno del veicolo spaziale un’area particolarmente protetta nella quale gli astronauti possano rifugiarsi durante gli eventi più intensi. Oggi l’attività solare viene monitorata attraverso una vera e propria “meteorologia spaziale”, mentre durante il programma Apollo questi eventi erano molto meno prevedibili.
Le fasce di Van Allen circondano il nostro pianeta e sono regioni di particelle cariche, soprattutto protoni ed elettroni, intrappolate dal campo magnetico terrestre. Un’esposizione continua per settimane potrebbe risultare letale, ma l’attraversamento rapido effettuato dalle missioni Apollo comportò dosi dell’ordine di grandezza di una TAC medica, ampiamente compatibili con i limiti operativi previsti per gli astronauti.
La stessa Stazione Spaziale Internazionale attraversa periodicamente una propaggine della fascia interna di Van Allen, l’Anomalia del Sud Atlantico, dove il flusso di particelle aumenta sensibilmente; ciò ha richiesto accorgimenti operativi specifici, come la programmazione delle attività extraveicolari e il monitoraggio delle dosi, senza tuttavia rappresentare un ostacolo significativo alle missioni.
Infine, è soprattutto il campo magnetico terrestre, di cui le fasce di Van Allen sono una manifestazione, essendo costituite dalle particelle che esso intrappola, a deviare gran parte delle particelle cariche provenienti dallo spazio profondo, mentre l’atmosfera assorbe quelle che riescono a penetrare. Insieme, campo magnetico e atmosfera proteggono la vita sulla Terra dalle radiazioni più energetiche. Di conseguenza, i raggi cosmici galattici e le particelle energetiche solari diventano un problema rilevante soprattutto per le missioni che si spingono oltre l’orbita terrestre bassa. Per questa ragione sono allo studio varie tecniche di protezione, che però richiederanno ancora tempo per essere messe a punto.