Los cinturones de radiación o de Van Allen. Crédito de la imagen: Desconocido
La investigación es el puntapié inicial para nuevas teorías y técnicas que ayudarán a los científicos a predecir y analizar cómo se comportan las partículas en el espacio. Es relevante tanto para la investigación teórica como para la predicción del clima espacial.
Un desafío para los científicos espaciales es comprender mejor nuestro peligroso entorno espacial cercano a la Tierra, según un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Birmingham.
La investigación es el puntapié inicial para nuevas teorías y técnicas que ayudarán a los científicos a predecir y analizar cómo se comportan las partículas en el espacio. Es relevante tanto para la investigación teórica como para la predicción del clima espacial.
Los cinturones de radiación o de Van Allen, son dos bandas de partículas energéticas en el espacio cercano a la Tierra (magnetósfera, una capa formada por la interacción del magnetismo de la tierra y el viento solar, se extiende por encima de la ionósfera, más arriba de los 500 km de altura), fueron el foco de la investigación. La magnetosfera de la Tierra contiene partículas de altas energías, que pueden dañar los componentes electrónicos de los satélites y naves espaciales que los atraviesan, como también dañar el físico de los astronautas.
Durante décadas, los físicos e ingenieros han intentado comprender cómo se comportan estas partículas. Desde la década de 1960, los investigadores han utilizado ideas basadas en «modelos cuasilineales» para explicar cómo se mueven las partículas cargadas a través del espacio.
Sin embargo, los investigadores encontraron evidencia en este nuevo estudio que sugiere que la teoría estándar puede no aplicarse con tanta frecuencia como se suponía anteriormente. El equipo de 16 científicos de instituciones del Reino Unido, Estados Unidos y Finlandia examinaron los límites de las teorías estándar. La aplicación de la teoría cuasilineal puede parecer simple, pero en realidad es un proceso complicado integrarla en modelos de física espacial de acuerdo con mediciones científicas realizadas en el espacio. Este artículo examina las dificultades que surgen en el proceso.
Los resultados son publicados en la revista Frontiers in Astronomy and Space Sciences.
El Dr. Oliver Allanson, director del Grupo de Ingeniería de Radio y Medio Ambiente Espacial (SERENE) de la Universidad de Birmingham, afirmó que comprender mejor el comportamiento de estas partículas es fundamental para interpretar los datos satelitales y comprender la física subyacente de los entornos espaciales.
Los siguientes pasos de la investigación incluirán una descripción teórica mejorada basada en los resultados de este estudio. Los resultados de esta descripción podrán luego utilizarse para pronosticar el comportamiento de estas partículas peligrosas en el espacio cercano a la Tierra mediante modelos de clima espacial.
Estos cinturones son áreas de superficie en forma de anillo toroidal en las que los protones y los electrones se mueven en espiral entre los polos magnéticos del planeta.
Esta comprendido por 2 cinturones:
El cinturón interior se extiende desde unos 500 km por encima de la superficie de la Tierra hasta más allá de los 5000.
El cinturón exterior, que se extiende desde unos 15 000 km hasta unos 58 000 km, que afecta a satélites de órbitas altas/medias, como pueden ser los geoestacionarios, situados a unos 36 000 km de altitud.
En la zona de radiación de los cinturones de Van Allen entran las naves espaciales que viajan más allá de la órbita terrestre baja. Fuera de los cinturones, se enfrentan a riesgos adicionales de rayos cósmicos y partículas solares. Una zona conocida como «zona segura» se encuentra entre 2 y 4 radios terrestres entre los cinturones de Van Allen interior y exterior.
Las Misiones Apolo fueron las primeras en las que los humanos viajaron a través de los cinturones de Van Allen, que era uno de los varios peligros de radiación conocidos por los planificadores de la misión. Debido al corto tiempo que los astronautas volaron a través de los cinturones de Van Allen, su exposición a ellos fue baja.
La exposición total de los astronautas estaba dominada por las partículas solares una vez que salían del campo magnético de la Tierra. La cantidad de radiación absorbida por los astronautas varía según la misión, pero oscilaba entre 0,16 y 1,14 rads (1,6 y 11.4 mGy), lo que es mucho menos que la norma de 5 rem (50 mSv) por año establecida por la Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos para las personas que trabajan con radiactividad. La dosis absorbida en rads es igual a la dosis en rem para los rayos beta, gamma y X.
REFERENCIAS
The challenge to understand the zoo of particle transport regimes during resonant wave-particle interactions for given survey-mode wave spectra. Frontiers in Astronomy and Space Sciences: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fspas.2024.1332931/full
