31 de janeiro 2021, marcará 50 anos desde o lançamento da Apollo 14. Esta missão histórica foi a primeira a transmitir um sinal de televisão em cores da superfície da lua e marcou o retorno heróico ao espaço do primeiro astronauta da América, Alan Shepard, que acertou duas bolas de golfe no regolito lunar. Embora a importância da Apollo 14 e do programa Apollo em geral não possa ser exagerada, Shepard passou apenas dois dias na superfície lunar. O recorde da maior presença humana na lua, realizada por Eugene Cernan e Harrison Schmitt, é pouco mais de três dias. Todos os astronautas da Apollo foram expostos a altos níveis de radiação na superfície da lua, mas com estadias tão curtas que o risco foi considerado aceitável.

Com o programa Artemis da NASA pretendendo dar início a uma era de habitação humana de longo prazo na lua, a exposição prolongada à radiação intensa representa uma séria ameaça à saúde e ao bem-estar dos futuros astronautas. Um dos primeiros passos para mitigar os perigos é desenvolver um conjunto de dados que delineie com precisão o nível e a natureza da radiação. Pesquisa publicada em setembro com base em dados coletados do experimento Lunar Lander Neutrons and Dosimetry a bordo do módulo lunar chinês Chang'E 4 revela medições de longo prazo dos níveis de radiação na superfície lunar. Esta é a primeira vez que medições estendidas dos níveis de radiação na lua foram coletadas e ajudarão a informar o projeto e a proteção de futuros habitats lunares.

Sempre foi claro que uma proteção significativa contra a radiação espacial seria necessária para proteger os habitantes lunares de longa data dos efeitos deletérios à saúde. Uma etapa importante no projeto de qualquer uma dessas estruturas é ter um entendimento profundo de exatamente qual nível de ameaça radiativa está presente. Os dados e pesquisas associadas de Chang'E 4 fornecem uma visão sem precedentes da natureza do ambiente de radiação espacial na lua. As leituras da espaçonave podem ser usadas para determinar a taxa de dose equivalente, uma medida biologicamente ponderada da dose de radiação ao longo do tempo. Isso produz um resultado de 60 microsieverts por hora. Isso é mais do que o dobro do nível de radiação do que os astronautas a bordo da ISS, cinco a 10 vezes mais do que a radiação em voos de longo curso, e 200 vezes maior do que a radiação presente na superfície da Terra.

Existem duas fontes primárias de radiação com as quais os futuros habitantes lunares terão de enfrentar. Primeiro, existem raios cósmicos galácticos ou GCRs. Estes consistem principalmente de partículas carregadas, como prótons e núcleos de hélio nu, com cerca de 1% dos GCRs sendo compostos de núcleos de elementos mais pesados. Uma vez que o dano causado por partículas carregadas escala com o quadrado da carga nuclear, esses elementos mais pesados ​​podem causar danos desproporcionalmente altos ao tecido humano. Essa radiação vem de milhões de fontes espalhadas por todo o céu e é muito consistente em seu nível.

A segunda ameaça radiativa são os eventos de partículas solares ou SPEs. Como o nome implica, estes são o resultado de eventos esporádicos no sol, como ejeções de massa coronal (CMEs) ou erupções solares. A radiação dos SPEs é muito menos previsível do que os GCRs, mas pode ser tão destrutiva a ponto de causar danos agudos ao tecido em um único evento ou exposição.

Os SPEs não são apenas um perigo para os futuros habitantes da lua, mas também podem impactar a vida na Terra. A tempestade geomagnética de 1989 e a queda de energia associada, que deixou milhões em Quebec e no nordeste dos EUA sem eletricidade, é um exemplo particularmente notável do impacto das erupções solares na humanidade. Agradecidamente, o forte campo magnético da Terra nos protege da vasta maioria das partículas carregadas prejudiciais que fluem do sol em nossa direção. Este não é o caso da lua, que carece de campo magnético e atmosfera, deixando qualquer pessoa na superfície exposta à força total da radiação espacial que chega.

Mesmo que os GCRs não tenham os picos perigosos de intensidade vistos em SPEs, a exposição crônica a tal radiação ionizante tem sido associada a doenças degenerativas do sistema nervoso central, catarata e câncer. A proteção adequada de ambas as fontes de radiação é crítica para os astronautas evitarem consequências graves ou mesmo catastróficas para a saúde das expedições lunares.

A terceira fonte de partículas subatômicas perigosas na superfície lunar é, surpreendentemente, a própria lua. Pode ser fácil descartar a rocha essencialmente inerte e a poeira da lua como não ameaçadoras, mas isso seria um descuido terrível. À medida que a radiação externa de fontes galácticas e do sol colide com os átomos do solo lunar, nêutrons e raios gama podem ser liberados causando seus próprios danos aos tecidos. A meia-vida de um nêutron livre é de pouco mais de 10 minutos, portanto, essas partículas instáveis ​​devem se originar de reações nucleares na superfície da lua, pois não poderiam sobreviver aos longos tempos de viagem de fontes espaciais distantes.

É claro que uma proteção significativa contra essa radiação deve estar presente para que os humanos sobrevivam na lua. Construir aposentos protegidos por espessas camadas de rocha lunar parece ser a solução mais provável para o problema da radiação espacial na lua. Uma possibilidade particularmente atraente é a construção de espaços residenciais em cavernas lunares. Grande, ancestral, tubos de lava ocos que sobraram do vulcanismo lunar bilhões de anos atrás são conhecidos por existirem na lua, alguns com aberturas na superfície semelhantes aos cenotes do México. Graças em parte à pesquisa de Chang'E 4, podemos encontrar as explorações humanas mais avançadas da história, abrigando-se em cavernas em outro mundo, da mesma forma que nossos ancestrais se abrigaram em cavernas terrestres há milhares de anos.