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Junio 24, 2005: Las cargas opuestas se atraen. Las cargas iguales se repelen. Es la primera lección de electromagnetismo y, algún día, podría salvar las vidas de los astronautas.

La Visión de la NASA para la Exploración Espacial contempla un retorno a la Luna como preparación para viajes aún más largos a Marte y más allá. Pero existe un problema: la radiación.

El espacio más allá de la baja órbita terrestre está bañado por la intensa radiación procedente del Sol y de profundas fuentes galácticas como las supernovas. Los astronautas en ruta a la Luna y Marte van a estar expuestos a esta radiación, incrementando el riesgo de contraer cáncer y otras enfermedades. Encontrar un buen escudo es importante.

Derecha: Las supernovas producen radiación peligrosa. [Más Información]

La forma más común de tratar con la radiación es simplemente bloquearla físicamente, como lo hace el grueso hormigón que rodea un reactor nuclear. Pero construir naves espaciales de hormigón no es una opción. (Es curioso, pero sería posible construir una base lunar con una mezcla de hormigón hecha de polvo lunar y agua, si ésta se pudiera encontrar en la Luna, pero esa es otra historia). Los científicos de la NASA están investigando muchos materiales bloqueadores de la radiación tales como el aluminio, plásticos avanzados e hidrógeno líquido. Cada uno tiene sus propias ventajas e inconvenientes.

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Estas son todas soluciones físicas. Hay otra posibilidad, una sin componente físico pero llena de fuerza protectora: un campo de fuerza.

La mayor parte de la radiación peligrosa en el espacio se compone de partículas cargadas eléctricamente: electrones y protones de alta velocidad procedentes del Sol, y masivos núcleos atómicos cargados positivamente de las distantes supernovas.

Las cargas iguales se repelen. Por tanto, ¿por qué no proteger a los astronautas rodeándoles con un potente campo eléctrico que tenga la misma carga que la radiación entrante, desviando así la radiación hacia afuera?

Muchos expertos son escépticos con respecto a que los campos eléctricos puedan proteger a los astronautas. Pero Charles Buhler y John Lane, ambos científicos con la Corporación Aeroespacial ASRC en el Centro Espacial Kennedy, creen que sí pueden cumplir con este objetivo. Han recibido el apoyo del Instituto para Conceptos Avanzados de la NASA, cuyo trabajo es patrocinar el estudio de ideas audaces, con el propósito de investigar la posibilidad de escudos eléctricos para las bases lunares.

Arriba: Concepto artístico de un escudo de radiación electrostática, consistente en esferas interiores cargadas positivamente y exteriores cargadas negativamente. La red filtradora está conectada al suelo. Imagen cortesía de ASRC Aerospace.

"El uso de campos eléctricos para repeler la radiación fue una de las primeras ideas allá por los años 50, cuando los científicos comenzaron a estudiar el problema de la protección de los astronautas contra la radiación", dice Buhler, ellos desecharon rápidamente la idea, sin embargo, a causa de que parecía que los altos voltajes y los complicados diseños que creían que serían necesarios (por ejemplo, colocar a los astronautas en el interior de dos esferas metálicas concéntricas) harían tal escudo eléctrico poco práctico.

La idea de Buhler y Lane es diferente. En su concepto, una base lunar tendría una media docena de esferas inflables conductoras de unos 5 metros de diámetro montadas sobre la base. Las esferas estarían cargadas con un potencial de electricidad estática muy alto: 100 megavoltios o más. Este voltaje es muy grande pero dado que habría muy poco flujo de corriente (la carga estaría estática en las esferas), no se necesitaría mucha energía para mantener la carga.

Las esferas estarían hechas de un tejido fino y fuerte (por ejemplo Vectran, que fue usado para los balones de aterrizaje que amortiguaron el impacto de los Vehículos de Exploración de Marte) y recubiertos con una fina capa de un conductor como el oro. Las esferas de tejido podrían ser dobladas para su transporte y más tarde infladas simplemente cargándolas con electricidad; las cargas iguales de los electrones en la capa de oro se repelen unas a otras y fuerzan a la esfera a expandirse hacia fuera.

Derecha: Variación del voltaje sobre una base lunar para la configuración de una esfera como la mostrada arriba. Puede aprender más sobre esta y otras configuraciones en el informe Análisis de un Concepto de Escudo Electrostático de Radiación Para una Base Lunar (Analysis of a Lunar Base Electrostatic Radiation Shield Concept) —en inglés.

Colocar las esferas a una buena altura reduciría el peligro de que los astronautas las tocaran. Eligiendo cuidadosamente la disposición de las esferas, los científicos pueden maximizar su efectividad en repeler la radiación mientras se minimiza su impacto sobre los astronautas y el equipo sobre el suelo. En algunos diseños, de hecho, el campo eléctrico de la red al nivel del suelo es cero, aliviando así cualquier riesgo potencial para la salud procedente de estos potentes campos eléctricos.

Buhler y Lane están buscando todavía la mejor configuración: parte del reto es que la radiación llega como partículas cargadas tanto positiva como negativamente. Las esferas deben estar dispuestas de modo que el campo eléctrico sea, por ejemplo, negativo lejos de la base (para repeler las partículas negativas) y positivo más cerca del suelo (para repeler las partículas positivas). "Ya hemos simulado tres geometrías que podrían funcionar", dice Buhler.

Los diseños portátiles podrían incluso ser montados sobre "coches lunares", vehículos que ofrezcan protección a los astronautas mientras exploran la superficie, imagina Buhler.

Derecha: Un escenario sobre cómo un escudo electrostático para la radiación podría ser desplegado para la exploración lunar móvil. Los conos verdes invertidos denotan las regiones de protección parcial contra la radiación. Imagen cortesía de ASRC.

Suena maravilloso, pero hay muchos problemas científicos y de ingeniería aún por resolver. Por ejemplo, los escépticos destacan que un escudo electrostático sobre la Luna es susceptible de hacer cortocircuito por el polvo lunar flotante, que está en sí mismo cargado por la radiación solar ultravioleta. El viento solar soplando a través del escudo puede causar problemas también. Los electrones y protones del viento podrían ser atrapados por el laberinto de fuerzas que conforman el escudo provocando fuertes e indeseables corrientes justo sobre las cabezas de los astronautas.

La investigación es todavía preliminar, destaca Buhler. El polvo lunar, el viento solar y otros problemas están siendo aún investigados. Podría suceder que un tipo diferente de escudo funcione mejor, por ejemplo, un campo magnético superconductor. Estas novedosas ideas tienen todavía que ser clasificadas.

Pero, quién sabe, quizá un día los astronautas sobre la Luna y Marte trabajarán con seguridad, protegidos por un simple principio del electromagnetismo que incluso un niño puede comprender.