Como a NASA manterá os astronautas de Marte protegidos da radiação cósmica? Aqui está o plano

A missão Artemis I, que recentemente completou um voo de teste histórico ao redor da lua, não tinha nenhum astronauta a bordo – mas tinha dois passageiros muito especiais: Helga e Zohar, um par de torsos altamente anatômicos detalhados, um dos quais usava um colete especial de proteção contra radiação para a viagem. A missão deles? Meça a exposição à radiação no espaço profundo e determine se um colete pode ajudar a proteger os astronautas dos perigos invisíveis do espaço.

Para saber mais sobre a ameaça da radiação espacial e como proteger os astronautas contra ela, conversamos com o CEO da empresa que fabrica o colete, a StemRad, e também com o astronauta aposentado da NASA Scott Kelly, um veterano de missões da estação espacial que é conhecido por seu papel na pesquisa sobre a saúde dos astronautas.

Os perigos invisíveis da radiação

Aqui na Terra, estamos protegidos da radiação perigosa pela magnetosfera do planeta. O campo magnético ao redor da Terra retém a radiação em duas áreas chamadas cinturões de Van Allen, tornando-a segura para nós na superfície. Mas quando os astronautas vão além da órbita baixa da Terra, como devem visitar a lua (e outros locais potenciais no sistema solar, como Marte), eles são expostos a uma radiação perigosa.

A longo prazo, a exposição a essa radiação – que consiste em partículas carregadas do sol chamadas ventos solares, partículas ejetadas em ejeções de massa coronal e raios cósmicos – pode levar a uma variedade de problemas de saúde. Mais significativamente, a exposição à radiação aumenta a probabilidade de alguém desenvolver câncer ou várias doenças degenerativas. É por isso que a NASA e outras agências espaciais têm um limite para quanta radiação um astronauta pode ser exposto ao longo de sua vida.

A exposição que os astronautas experimentam em um ambiente orbital como a Estação Espacial Internacional é muito menor do que em uma viagem à lua, mas ainda é suficiente para afetar a tripulação. “Às vezes, você pode ver raios cósmicos atingindo seu globo ocular e percebe que é radiação e também está passando por seu corpo e também por seus olhos”, disse Scott Kelly, que serviu em várias missões na Estação Espacial Internacional (ISS). “Então é algo que você está ciente.”

Aventurando-se além da magnetosfera

Com os planos da NASA de enviar humanos de volta à lua e, eventualmente, enviar uma missão tripulada a Marte, a questão da exposição à radiação é uma grande preocupação. As missões anteriores à lua sob o programa Apollo duraram apenas alguns dias, e os astronautas tiveram a sorte de não experimentar nenhum evento de partícula solar que aumentasse os níveis de radiação no tempo em que estiveram fora. Mas para missões que duram semanas ou até meses, precisamos de uma solução para proteger os astronautas da radiação.

É aí que entra o colete AstroRad. Feito de um material polimérico rico em hidrogênio, o colete cobre a pélvis e o tronco, protegendo os órgãos mais vulneráveis ​​da radiação solar. Pode parecer surpreendente que a proteção contra radiação possa ser aplicada apenas a certas partes do corpo, e o CEO da StemRad, Oren Milstein, disse que muitos da indústria espacial para quem ele lançou a ideia também ficaram surpresos. Mas a proteção de corpo inteiro seria incrivelmente complicada, e a melhor proteção seria algo que os astronautas pudessem realmente usar e ainda fazer seu trabalho.

Em vez de uma abordagem de tudo ou nada, a proteção seletiva pode equilibrar eficácia e praticidade. Se você puder proteger alguns dos órgãos mais vulneráveis, como pulmões ou tecido mamário, poderá ajudar a manter as pessoas seguras sem sobrecarregá-las demais.

Conceituando riscos cumulativos

Como humanos, geralmente estamos mais acostumados a pensar no risco em termos de perigo imediato do que em um processo cumulativo. Pense na diferença entre o medo de voar e a maneira como pensamos sobre os perigos de longo prazo para a saúde, como fumar. E quando se trata do espaço, é natural pensar nos perigos em termos de falha de foguetes ou explosão de espaçonaves, e mais difícil imaginar como é a exposição cumulativa à radiação.

Uma das principais maneiras de reduzir a exposição cumulativa é criar uma proteção que seja boa o suficiente para oferecer alguma proteção, mas também, vitalmente, confortável o suficiente para que os astronautas a usem. “Queremos algo que não apenas proteja você, mas que seja algo que você gostaria de usar”, disse Kelly. Ele é membro do conselho consultivo da StemRad e tem uma compreensão particular dos problemas de saúde enfrentados pelos astronautas, pois fez parte do inovador estudo de gêmeos da NASA sobre os efeitos do voo espacial no corpo humano.

Um colete protege partes do corpo enquanto ainda permite movimentos livres. E pode ser eficaz mesmo que seja usado apenas algumas vezes, como Milstein apontou: “Não é tudo ou nada em termos de duração de uso. Você pode usar o produto por apenas 70% do tempo e ainda será muito benéfico. Você pode tirá-lo para tomar banho ou fazer atividades extenuantes, como exercícios. Porque a radiação é uma coisa cumulativa.”

A importância da ergonomia

Para que um colete seja prático em voos espaciais, os astronautas precisam poder se movimentar livremente enquanto o usam. O AstroRad foi testado na ISS por cinco astronautas que o usaram dia e noite durante suas tarefas regulares, para ver se prejudicava seus movimentos.

“Para muitas das coisas vitais, como comer e dormir – coisas que levam muito tempo – o colete era bom”, disse Milstein. No entanto, o colete impedia certos movimentos, como levantar os braços acima da cabeça, o que dificultava tarefas como descarregar um veículo de carga.

“Descarregar um veículo de carga é um desafio porque tudo flutua”, disse Kelly. “Quando você está tirando um monte de itens de uma sacola, abre a sacola e todos eles começam a flutuar e você precisa administrar isso, torna-se um desafio.” Ele disse que o desafio era principalmente mental, pois exige que os astronautas sejam extremamente cuidadosos e metódicos. Mas qualquer impacto de movimento tornará uma tarefa já difícil ainda mais difícil.

“A microgravidade torna quase tudo mais difícil de fazer”, disse Kelly.

Para tornar o colete o mais flexível possível sem sacrificar a proteção, ele é feito de milhares de hexágonos de profundidades variadas que são encaixados em uma malha. Isso permite que certas áreas tenham proteção mais espessa do que outras (como mais proteção sobre os pulmões) enquanto ainda são flexíveis o suficiente para permitir o movimento. O colete atualmente vem em dois tamanhos, para corpos masculinos e femininos, mas há planos para um sistema modular que permita que o colete fique mais curto ou mais longo para acomodar mais corpos de tamanhos diferentes.

Testando a proteção em um cenário do mundo real

Os testes realizados no AstroRad na ISS foram para entender o conforto e ajuste dos coletes para os astronautas, mas não avaliaram a quantidade de radiação que foi bloqueada. Para isso, a melhor forma de testar a eficácia do colete é vê-lo em uma situação comparável a uma missão tripulada real.

É por isso que a missão Artemis I, que não foi tripulada, incluiu os dois manequins Helga e Zohar, que têm a forma de um torso e estão cheios de detectores. Os dois torsos são projetados para detectar partículas de radiação recebidas, e um usará o colete para que as equipes possam ver a eficácia do colete em interromper essa radiação. Durante o voo de 25 dias da Terra ao redor da lua e de volta, eles serão expostos ao mesmo ambiente de radiação que os astronautas estarão em missões futuras.

“Pela primeira vez, seremos capazes de quantificar a dose de radiação e a penetração da radiação no corpo no espaço profundo – algo que nunca foi feito. E, ao mesmo tempo, validar uma possível contramedida”, disse Milstein. “Será um tesouro de dados sobre a suscetibilidade humana à radiação no nível do órgão no espaço profundo.”

O foco do AstroRad está na proteção contra a radiação ionizante, pois esta é a mais perigosa para a saúde humana. Mas este teste também mostrará se o colete é eficaz em interromper outro tipo de radiação, chamada de raios cósmicos galácticos. Essa radiação de fundo é difícil de bloquear, então o benefício provavelmente será menor, mas todos são dados úteis para futuras medidas de proteção.

A psicologia da gestão de riscos

Explorar o espaço sempre traz um certo grau de risco, e os astronautas são ensinados a compartimentalizar essa realidade como parte de seus trabalhos. “Você é treinado para se concentrar em seu trabalho e nas coisas que pode controlar e ignorar todo o resto”, explicou Kelly. “Você está ciente do risco, mas não deixa que ele o incapacite.”

A radiação é apenas um dos muitos riscos com os quais os astronautas lidam. No entanto, ao contrário dos riscos imediatos, como falhas de lançamento, a radiação é “esse risco desconhecido”, disse Kelly. “É um risco persistente ao qual você está se expondo pelo resto da vida.”

Há uma obrigação moral das agências espaciais de manter seus astronautas o mais seguros possível, tanto em termos de riscos imediatos quanto em termos de impactos à saúde a longo prazo. Para as missões Artemis à lua e para futuras explorações tripuladas mais distantes, a proteção contra radiação será uma parte importante disso.

Para Kelly, a chave para sua abordagem de gerenciamento de riscos é o equilíbrio, que envolve mitigar os riscos que podem ser tratados e lidar com os que não podem. “Nós o tornamos o mais seguro possível dentro do razoável”, disse ele. “Se você quisesse que as coisas estivessem 100% seguras, nunca sairia de casa.”