Se trata de una habitación pequeña y cuadrada amurallada por 1.2 metros de concreto. El aire huele como si una tormenta de relámpagos acabara de pasar, algo así como artículos de limpieza. En el exterior, ese es el olor de los rayos que destrozan el oxígeno en el aire, convirtiéndose en ozono. Pero bajo tierra en una de las salas de la Radiation Effects Facility de la NASA, el olor a ozono persiste después de las pruebas de radiación de alta energía. La radiación que utilizan los ingenieros para probar los aparatos electrónicos para el vuelo espacial es tan potente que destruye el oxígeno de la habitación.

Cada parte de cada instrumento de la NASA destinado al vuelo espacial pasa por pruebas de radiación para garantizar que los seres vivos puedan sobrevivir en el espacio. La labor de una nave espacial no es nada fácil. Las partículas energéticas invisibles se desplazan a lo largo del espacio, y si bien hay tan pocas que el espacio se considera un vacío, estas pueden causar un gran daño. Las partículas diminutas pueden causar estragos en la electrónica que enviamos al espacio.

Intensa radiación

A medida que la NASA explora el sistema solar, las pruebas de radiación se vuelven cada vez más cruciales. La Radiation Effects Facility, ubicada en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, ayuda a inspeccionar el hardware que permite la exploración de la Luna, la Sol y nuestro sistema solar.

Las pruebas de dosis de radiación a largo plazo en la instalación de efectos de radiación se llevan a cabo en una pequeña habitación con paredes de cuatro pies de concreto. Cada parte de cada instrumento de la NASA destinado al vuelo espacial pasa por pruebas de radiación para garantizar que pueda sobrevivir en el espacio. Crédito: Goddard Space Flight Center de la NASA / Genna Duberstein

Las condiciones exactas a las que se encuentra una nave espacial dependen de hacia dónde se dirige, por lo que los ingenieros prueban y seleccionan cuidadosamente las piezas que se adaptan al destino de cada nave espacial.

El campo magnético de la Tierra, por ejemplo, atrapa enjambres de partículas en dos bandas en forma de rosquilla llamadas cinturones de radiación. Otros planetas también tienen cinturones de radiación, como Júpiter, cuyos cinturones son 10,000 veces más fuertes que los de la Tierra. En general, cuanto más cerca del Sol, más fuerte es la lluvia de partículas solares conocido como viento solar. Y los rayos cósmicos galácticos, fragmentos de partículas de estrellas explotadas muy lejos del sistema solar, se pueden encontrar en cualquier parte.

El tiempo también es un factor. El Sol atraviesa ciclos naturales de 11 años, pasando de períodos de actividad alta a baja. En la relativa calma del mínimo solar, los rayos cósmicos se infiltran fácilmente en el campo magnético del Sol y se transmiten al sistema solar . Por otro lado, durante el máximo solar, las llamaradas solares frecuentes inundan el espacio con partículas de alta energía.

Equipando la nave espacial

Las naves espaciales deben resistir la radiación a lo largo de toda su vida. La radiación a largo plazo, conocida como dosis total, desgasta el material y reduce gradualmente el rendimiento del instrumento a medida que están en órbita. Incluso una radiación relativamente suave puede degradar los paneles solares y los circuitos.

Los cinturones de radiación de la Tierra están llenos de partículas energéticas atrapadas por el campo magnético de la Tierra que puede causar estragos en los dispositivos electrónicos que enviamos al espacio. Crédito: Scientific Visualization Studio de la NASA / Tom Bridgman

Ubicados en una habitación adyacente a una distancia segura de la radiación, los ingenieros de la instalación de pruebas tienen componentes de instrumentos con una mezcla de partículas energéticas en busca de signos de debilidad.

En general, los efectos de sus pruebas no son visibles. Un salto en la temperatura o la corriente eléctrica podría indicar que una sola partícula golpeó un circuito. Por otro lado, durante las pruebas de dosis totales, los ingenieros observan la degradación lenta y elegante, un efecto secundario del viaje espacial con el que la mayoría de las misiones pueden vivir dado que tienen tiempo suficiente para completar sus objetivos científicos.

Después de sus pruebas, los ingenieros hacen recomendaciones específicas para el blindaje si el entorno lo exige. El blindaje agrega volumen y peso, lo que aumenta las necesidades o los costos de combustible, por lo que los ingenieros siempre prefieren usar la menor cantidad posible.

Un acelerador de partículas en la instalación de efectos de radiación lanza partículas de alta energía a los instrumentos, imitando el viento solar o los rayos cósmicos galácticos. Crédito: Goddard Space Flight Center de la NASA / Genna Duberstein

Las partículas más energéticas son imposibles de evitar, incluso con blindaje pesado. Después de probar los efectos de un solo evento, los ingenieros calculan una predicción de la frecuencia con la que podría producirse tal golpe. Puede ser, por ejemplo, que una nave espacial tenga la posibilidad de un impacto de partículas una vez cada 1.000 días. Estos son eventos aislados que es probable que ocurran en el primer día en el espacio de un satélite como en el día 1.000, y depende de los diseñadores de la misión decidir cuánto riesgo pueden asumir.

Una estrategia común contra los efectos de un solo evento es equipar un instrumento con múltiplos de la misma parte que trabajen juntos simultáneamente. Si un chip de computadora se desactiva temporalmente por un golpe de partículas, sus contrapartes pueden mejorar el juego.

Los ingenieros pueden planificar y desarrollar tales estrategias de mitigación, pero es mejor hacerlo cuando realmente entienden el entorno espacial por el que viajará una nave.