É o ano de 2027 e a Visão da NASA para Exploração Espacial está progredindo dentro do cronograma. No entanto, no meio da viagem, um gigantesco surto solar irrompe, lançando radiação letal diretamente na espaçonave. Devido à pesquisa feita pelo ex-astronauta Jeffrey Hoffman e um grupo de colegas do MIT no ano de 2004, este veículo possui um sistema de blindagem magnética supercondutora de última geração que protege os ocupantes humanos de qualquer emissão solar mortal.
Novas pesquisas começaram recentemente a examinar o uso da tecnologia de ímãs supercondutores para proteger os astronautas da radiação durante voos espaciais de longa duração, como os vôos interplanetários para Marte, propostos na atual Visão para Exploração Espacial da NASA.
O principal pesquisador desse conceito é o ex-astronauta Dr. Jeffrey Hoffman, que agora é professor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).
O conceito de Hoffman é uma das 12 propostas que começaram a receber financiamento no mês passado do Instituto de Conceitos Avançados da NASA (NIAC). Cada um recebe US $ 75.000 por seis meses de pesquisa para fazer estudos iniciais e identificar desafios no desenvolvimento. Projetos que passam por essa fase são elegíveis para até US $ 400.000 a mais em dois anos.
O conceito de blindagem magnética não é novo. Como diz Hoffman, "a Terra faz isso há bilhões de anos!"
O campo magnético da Terra desvia os raios cósmicos, e uma medida adicional de proteção vem da nossa atmosfera, que absorve qualquer radiação cósmica que atravessa o campo magnético. O uso da blindagem magnética para naves espaciais foi proposto pela primeira vez no final dos anos 1960 e início dos anos 70, mas não foi perseguido ativamente quando os planos para voos espaciais de longa duração caíram no esquecimento.
No entanto, a tecnologia para criar ímãs supercondutores que podem gerar campos fortes para proteger as naves espaciais da radiação cósmica só foi desenvolvida recentemente. Sistemas magnéticos supercondutores são desejáveis porque podem criar campos magnéticos intensos com pouca ou nenhuma entrada de energia elétrica e, com temperaturas adequadas, podem manter um campo magnético estável por longos períodos de tempo. Um desafio, no entanto, é desenvolver um sistema que possa criar um campo magnético grande o suficiente para proteger uma espaçonave habitável do tamanho de um ônibus. Outro desafio é manter o sistema em temperaturas próximas ao zero absoluto (0 Kelvin, -273 C, -460 F), o que fornece propriedades supercondutoras aos materiais. Os recentes avanços na tecnologia e materiais de supercondutores forneceram propriedades supercondutoras a mais de 120 K (-153 C, -243 F).
Existem dois tipos de radiação que precisam ser tratados para o voo espacial humano de longa duração, diz William S. Higgins, físico de engenharia que trabalha com segurança contra radiação no Fermilab, o acelerador de partículas perto de Chicago, IL. O primeiro são os prótons de erupção solar, que surgiriam após um evento de erupção solar. O segundo são os raios cósmicos galácticos, que, embora não tão letais quanto as explosões solares, seriam uma radiação contínua de fundo à qual a tripulação seria exposta. Em uma espaçonave não blindada, ambos os tipos de radiação resultariam em problemas de saúde significativos, ou morte, para a tripulação.
A maneira mais fácil de evitar radiação é absorvê-la, como usar um avental de chumbo quando você faz um raio-X no dentista. O problema é que esse tipo de blindagem geralmente pode ser muito pesado e a massa é muito superior aos nossos veículos espaciais atuais, pois eles precisam ser lançados da superfície da Terra. Além disso, de acordo com Hoffman, se você usar apenas um pouco de blindagem, poderá realmente piorar, porque os raios cósmicos interagem com a blindagem e podem criar partículas carregadas secundárias, aumentando a dose geral de radiação.
Hoffman prevê o uso de um sistema híbrido que emprega tanto um campo magnético quanto uma absorção passiva. "É assim que a Terra faz", explicou Hoffman, "e não há razão para não podermos fazer isso no espaço".
Uma das conclusões mais importantes da segunda fase desta pesquisa será determinar se o uso de tecnologia de ímãs supercondutores é eficaz em massa. "Não tenho dúvidas de que, se a construirmos grande o suficiente e forte o suficiente, fornecerá proteção", disse Hoffman. "Mas se a massa desse sistema de ímã condutor é maior do que a massa apenas para usar blindagem passiva (absorvente), então por que enfrentar todo esse problema?"
Mas esse é o desafio e a razão deste estudo. "Isso é pesquisa", disse Hoffman. "Eu não sou partidário de um jeito ou de outro; Eu só quero descobrir qual é o melhor caminho. "
Supondo que Hoffman e sua equipe possam demonstrar que a blindagem magnética supercondutora é eficaz em massa, o próximo passo seria a engenharia de criar um sistema grande o suficiente (embora leve), além do ajuste fino da manutenção de ímãs em supercondutores ultra-frios temperaturas no espaço. O passo final seria integrar esse sistema em uma espaçonave ligada a Marte. Nenhuma dessas tarefas é trivial.
Os exames de manutenção da força do campo magnético e das temperaturas zero quase absolutas deste sistema no espaço já estão ocorrendo em um experimento que está programado para ser lançado na Estação Espacial Internacional para uma estadia de três anos. O espectrômetro magnético alfa (AMS) será conectado ao exterior da estação e buscará diferentes tipos de raios cósmicos. Empregará um ímã supercondutor para medir o momento de cada partícula e o sinal de sua carga. Peter Fisher, professor de física também do MIT, trabalha no experimento AMS e está colaborando com Hoffman em sua pesquisa de ímãs supercondutores. Um estudante de graduação e um cientista pesquisador também estão trabalhando com Hoffman.
O NIAC foi criado em 1998 para solicitar conceitos revolucionários de pessoas e organizações externas à agência espacial que poderiam avançar nas missões da NASA. Os conceitos vencedores são escolhidos porque "ultrapassam os limites da ciência e tecnologia conhecidas" e "mostram relevância para a missão da NASA", de acordo com a NASA. Espera-se que esses conceitos levem pelo menos uma década para serem desenvolvidos.
Hoffman voou no espaço cinco vezes e se tornou o primeiro astronauta a registrar mais de 1.000 horas no ônibus espacial. Em seu quarto voo espacial, em 1993, Hoffman participou da primeira missão de manutenção do Telescópio Espacial Hubble, uma missão ambiciosa e histórica que corrigiu o problema de aberração esférica no espelho principal do telescópio. Hoffman deixou o programa de astronautas em 1997 para se tornar Representante Europeu da NASA na Embaixada dos EUA em Paris e depois foi para o MIT em 2001.
Hoffman sabe que, para tornar possível uma missão espacial, há muito desenvolvimento de idéias e engenharia rígida que a precedem. "Quando se trata de fazer coisas no espaço, se você é astronauta, faz isso com suas próprias mãos", disse Hoffman. "Mas você não voa no espaço para sempre, e eu ainda gostaria de dar uma contribuição."
Ele considera sua pesquisa atual tão importante quanto consertar o Telescópio Espacial Hubble?
"Bem, não no sentido imediato", disse ele. “Mas, por outro lado, se quisermos ter uma presença humana em todo o sistema solar, precisamos poder viver e trabalhar em regiões onde o ambiente de partículas carregadas é bastante severo. Se não conseguirmos encontrar uma maneira de nos proteger disso, será um fator muito limitador para o futuro da exploração humana. ”
