Los científicos de la NASA que estudian la radiación a gran altitud publicaron recientemente nuevos resultados sobre los efectos de la radiación cósmica en nuestra atmósfera. Su investigación ayudará a mejorar el monitoreo de la radiación en tiempo real para la tripulación de la industria de la aviación y los pasajeros que trabajan en entornos de radiación potencialmente más alta.
Imagina que estás sentado en un avión. Cruzando la estratosfera a 36.000 pies, estás muy por encima de las nubes y los pájaros, y de hecho, de gran parte de la atmósfera. Pero, a pesar de su apariencia, esta región está lejos de estar vacía.
Justo encima de ti, las partículas de alta energía, llamadas rayos cósmicos, se acercan desde el espacio exterior. Estas veloces partículas chocan violentamente contra las moléculas de la atmósfera, provocando una reacción en cadena de desintegración de partículas. Si bien estamos en gran parte protegidos de esta radiación entierra, en la delgada atmósfera de la estratosfera, estas partículas pueden afectar tanto a los humanos como a la electrónica.
Lanzado en septiembre de 2015 cerca de Fort Sumner, Nuevo México, el Experimento de dosimetría de radiación de la NASA, o RaD-X, utilizó un globo gigante lleno de helio para enviar instrumentos a la estratosfera para medir la radiación cósmica proveniente del sol y el espacio interestelar. Los resultados, presentado en un número especial de la Diario del clima espacial , muestre algunas de las primeras mediciones de su tipo en altitudes de 26,000 a más de 120,000 pies sobre la Tierra.
"Las mediciones, por primera vez, se tomaron en siete altitudes diferentes, donde la física de la dosimetría es muy diferente", dijo Chris Mertens, investigador principal de la misión RaD-X en el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia."Al tener las mediciones en estas siete altitudes, realmente podemos probar qué tan bien nuestros modelos capturan la física de la radiación cósmica".
La radiación cósmica es causada por partículas de alta energía que caen continuamente desde el espacio. La mayoría de estas partículas energéticas provienen del exterior 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 para que no llegue al planeta. Sin embargo, las partículas con suficiente energía pueden penetrar tanto en la magnetosfera como en la atmósfera de la Tierra, donde chocan con moléculas de nitrógeno y oxígeno. EstasLas colisiones hacen que las partículas de alta energía se descompongan en diferentes partículas a través de procesos conocidos como cascadas nucleónicas y electromagnéticas.
Si pudiera ver las partículas desde la ventana del avión, las notaría agrupadas en una región por encima del avión. La densidad de la atmósfera hace que la desintegración ocurra predominantemente a una altura de 60,000 pies, lo que crea una capa concentrada de radiaciónpartículas conocidas como el máximo de Pfotzer.
La radiación en la atmósfera se puede medir de dos maneras: según la cantidad presente o la cantidad que puede dañar el tejido biológico. Esta última se conoce como dosis equivalente y es el estándar para cuantificar los riesgos para la salud. Esta cantidad es notoriamentedifícil de medir, ya que requiere conocer tanto el tipo como la energía de la partícula que depositó la radiación, no simplemente cuántas partículas hay.
Estas partículas, tanto las partículas primarias de alta energía como las partículas secundarias de desintegración, pueden tener efectos adversos para la salud de los seres humanos. La radiación cósmica descompone el ADN y produce radicales libres, que pueden alterar las funciones celulares.
La misión RaD-X tomó mediciones a gran altitud, pocas de las cuales existían anteriormente, para comprender mejor cómo se mueve la radiación cósmica a través de la atmósfera de la Tierra. Al medir la tasa de dosis equivalente en un rango de altitudes, encontraron un aumento constante en la tasa más alta enatmósfera, un hallazgo aparentemente contrario a la concentración de partículas en el máximo de Pfotzer. Esto puede explicarse por la compleja interacción de partículas primarias y secundarias en estas altitudes, ya que las partículas primarias que se encuentran más arriba tienen un efecto mucho más dañino en el tejido quelas partículas secundarias.
Debido al tiempo que pasan en la atmósfera superior de la Tierra, las tripulaciones de la industria de la aviación están expuestas a casi el doble de los niveles de radiación que las personas en tierra. La exposición a la radiación cósmica también es una preocupación para la tripulación a bordo de la Estación Espacial Internacional y los futuros astronautas que viajena Marte, que tiene un entorno de radiación similar a la atmósfera superior de la Tierra. Aprender a proteger a los humanos de la exposición a la radiación es un paso clave en la exploración espacial futura.
Los resultados de RaD-X se utilizarán para mejorar los modelos meteorológicos espaciales, como el modelo Nowcast of Atmospheric Ionizing Radiation for Aviation Safety, o NAIRAS, que predice eventos de radiación. Los pilotos comerciales utilizan estas predicciones para saber cuándo y dóndeLos niveles de radiación no son seguros, lo que permite desviar las aeronaves en la región afectada cuando sea necesario.
Si bien los vuelos en globo como RaD-X son esenciales para modelar el entorno de radiación, no pueden proporcionar monitoreo de radiación en tiempo real, que NAIRAS requiere para pronosticar. El programa de Mediciones de Radiación Automatizadas para Seguridad Aeroespacial de la NASA trabaja en conjunto con RaD-X para desarrollar yinstrumentos de prueba que se pueden volar a bordo de aviones comerciales para el monitoreo en tiempo real a grandes altitudes.
Actualmente, un instrumento llamado TEPC, abreviatura de contador proporcional equivalente de tejido, es el instrumento estándar para medir la radiación cósmica. Este instrumento es grande, costoso y no se puede construir comercialmente, lo que lo hace menos que ideal para grandes escalas.distribución.
"Necesitamos instrumentos pequeños, compactos y de estado sólido calibrados con el TEPC que puedan medir de manera confiable las dosis equivalentes y puedan integrarse en aviones de manera económica y compacta", dijo Mertens.
La misión de vuelo probó dos nuevos instrumentos, el detector RaySure y el detector TID Teledyne, con la esperanza de que puedan instalarse en aviones comerciales en el futuro. Estos nuevos instrumentos ofrecen la ventaja de ser compactos y fáciles de fabricar. Durante RaD-X pruebas de misión, se encontró que ambos instrumentos eran candidatos prometedores para el futuro monitoreo in situ en tiempo real.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de vuelo espacial de la NASA / Goddard . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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