O planeta Marte está nos chamando. Pelo menos, essa é a impressão que se tem ao examinar todas as missões planejadas e propostas ao planeta vermelho na próxima década. Com tantas agências espaciais atualmente enviando missões para lá para caracterizar seu ambiente, atmosfera e história geológica, parece provável que as missões tripuladas estejam chegando. De fato, tanto a NASA quanto a China deixaram claro que pretendem enviar missões a Marte no início da década de 2030 que culminarão na criação de habitats de superfície.
Para garantir a saúde e a segurança dos astronautas, tanto em trânsito quanto na superfície de Marte, os cientistas estão investigando vários meios de proteção contra radiação. Em um estudo recente, uma equipe do Blue Marble Space Institute of Science (BMSIS) estudou como vários materiais podem ser usados ​​para criar estruturas de proteção contra radiação. Isso incluiu materiais trazidos da Terra e aqueles que podem ser colhidos diretamente do ambiente marciano. Isso está de acordo com o processo de utilização de recursos in situ (ISRU), onde os recursos locais são aproveitados para atender às necessidades das tripulações de astronautas e da missão.

A pesquisa foi liderada por Dionysios Gakis, pesquisador visitante do BMSIS e graduado em física pela Universidade de Patras, na Grécia. Ele foi acompanhado pelo Dr. Dimitra Atri, pesquisador sênior do BMISIS, professor de física do Centro de Ciências Espaciais da Universidade de Nova York em Abu Dhabi e conselheiro acadêmico de Gakis. O artigo que descreve suas descobertas ("Modelagem da eficácia de materiais de proteção contra radiação para proteção de astronautas em Marte") está sendo considerado para publicação pela Acta Astronautica .

O ambiente de radiação marciana é significativamente mais perigoso que o da Terra devido à sua fina atmosfera e à falta de um campo magnético planetário. Na Terra, as pessoas em nações desenvolvidas estão expostas a uma média de 0,62 rads (6,2 mSv) por ano, enquanto a superfície de Marte recebe cerca de 24,45 rads (244,5 mSv) por ano – e ainda mais quando eventos solares (também conhecidos como erupções solares) ocorrer.

Como Dr. Atri disse ao Universe Today por e-mail, esta radiação vem em várias formas:"Os raios cósmicos galácticos consistem em partículas carregadas que são um bilhão (ou mais) vezes mais energéticas do que a luz visível. Eles podem penetrar através de blindagem e causar danos irreparáveis ​​a Além disso, as tempestades solares às vezes podem acelerar partículas carregadas a energias muito altas (partículas energéticas solares), o que pode causar danos comparáveis. A quantidade de radiação proveniente de raios cósmicos é altamente previsível, enquanto as tempestades solares são muito difíceis de prever."

Para seu estudo, Gakis e Dr. Atri investigaram as propriedades de vários materiais de blindagem que poderiam ser transportados para Marte ou colhidos in situ. Estes consistiam em materiais comuns na indústria aeroespacial – como alumínio, polietileno, ciclohexano, polimetil metacrilato, Mylar e Kevlar – e água, hidrogênio líquido de fibra de carbono e regolito marciano. Como Gakis explicou, eles avaliaram cada um desses materiais usando o modelo numérico GEANT4 – um conjunto de software que simula a passagem de partículas através da matéria usando métodos estatísticos de Monte Carlo.

“Construímos um modelo computacional de Marte e medimos a deposição de energia cósmica dentro de um hipotético fantasma humano, representando um astronauta”, disse ele. "Um escudo de material foi colocado para absorver parte da radiação antes de chegar ao astronauta. Os materiais mais eficazes, em termos de proteção contra radiação, foram os que deixaram passar menos energia no corpo do astronauta."

Seus resultados indicaram que materiais ricos em hidrogênio (ou seja, água gelada) têm uma resposta previsível aos GCRs e, portanto, são a melhor defesa contra os raios cósmicos. Eles descobriram ainda que o regolito tem uma resposta intermediária e, portanto, pode ser usado para blindagem adicional – especialmente quando combinado com alumínio.

Disse Gakis:"Por exemplo, embora o alumínio não tenha sido tão eficaz quanto outros materiais, ainda pode ser útil na redução das doses de radiação, e defendemos combiná-lo com outros materiais. O regolito marciano tem comportamento semelhante e a vantagem de ser um material in-situ, não exigindo que o carreguemos da Terra."

A NASA e outras agências espaciais estão avaliando vários projetos, materiais e tecnologias que permitirão a criação de habitats na Lua, Marte e além. Em particular, a NASA e a Agência Espacial Nacional Chinesa (CNSA) estão planejando missões tripuladas a Marte na próxima década, que serão lançadas a cada 26 meses (a partir de 2033) e culminarão na criação de habitats na superfície. De acordo com a análise de Gakis e Dr. Atri, esses habitats provavelmente consistirão em uma estrutura interna feita com materiais leves transportados a baixo custo da Terra.

No caso do alumínio e da fibra de carbono, eles poderiam ser produzidos in situ usando alumínio extraído de rochas marcianas e carbono extraído de sua atmosfera. Estes poderiam então ser protegidos usando gelo de água e regolito colhidos localmente, que os robôs imprimirão em 3D para criar uma superestrutura protetora. Esses habitats permitirão missões de longa duração muito além da Terra e podem até ser um trampolim para assentamentos humanos permanentes no espaço.

"A radiação é uma das muitas questões que a humanidade deve abordar para realizar com sucesso a [exploração] humana do planeta vermelho", resumiu Gakis. “Acreditamos que nossa pesquisa é mais um passo para entender os efeitos devastadores dos raios cósmicos no ambiente marciano e planejar estratégias eficazes de mitigação para futuras missões tripuladas a Marte”. + Explorar mais

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