L'uomo, la Luna e le radiazioni: cosa rispondere agli amici complottisti

Ci sono poche cose che affascinano più del volo spaziale. Per questo è naturale che sia oggetto di miti, cospirazioni e teorie di complotti globali. Una di queste è la teoria che l’atterraggio lunare non sia mai avvenuto data la presenza delle fasce di Van Allen: delle zone di plasma con altissima radiazione che non permetterebbero ad un essere umano di attraversarle in sicurezza. Ma è proprio così?

Le fasce di Van Allen sono delle “zone” o “fasce” di altissima radiazione che circondano il globo terrestre. Furono scoperte nel 1958 da James Van Allen e hanno una forma toroidale. Immaginate due grandi ciambelle principali che contengono particelle trattenute dal campo magnetico terrestre. Non sono quindi delle vere e proprie sfere e non circondano in uguale intensità l’intero globo terrestre.

Le particelle, muovendosi liberamente nello spazio dentro queste due "ciambelle", finiscono per urtarsi l’una con l’altra. Queste collisioni causano una perdita di energia sotto forma di radiazione (naturalmente nociva all’uomo). La prima fascia si trova ad un’altitudine tra i 1000 e 12000 km. La seconda invece tra i 13000 e 60000 km. Per semplificazioni grafiche si immagina sempre una forma perfetta, ma in realtà la forma è approssimativa e la concentrazione di particelle (e radiazione) non è uniforme. Le zone più intense infatti possono essere indicate tra i 1000 e 37000 km, una distanza di circa sei volte il raggio della terra (7 Re).

La presenza di questa radiazione pericolosa ha suscitato l’immaginazione di molti, come coloro che pensano che l’atterraggio lunare non sia mai avvenuto. Come può l’uomo attraversare queste fasce di Van Allen e sopravvivere? Impossibile! La realtà, però, è alquanto diversa.

Intanto la forma delle fasce permette una traiettoria di volo che minimizza la permanenza nelle zone di alta radiazione, come visibile nell’immagine sotto. Anche in quel caso tutte le navicelle di volo devono essere comunque progettate per resistere alla radiazione. Speciali materiali creano un vero e proprio scudo da queste particelle pericolose.

Per sentire l’effetto della radiazione, vari condizioni devono esistere (dati dal Centro di Controllo delle Malattie - CDC - americano)

1. Le radiazioni devono essere penetranti (cioè arrivare agli organi interni)
2. Le radiazioni devono coinvolgere una grande superficie del corpo umano
3. Le radiazioni devono avvenire in un breve periodo di tempo (cioè alta concentrazione per misura di tempo)

Per il punto tre, le radiazioni vengono spesso misurate per “ora” (rads/hour). Secondo il Dipartimento di Sicurezza Nazionale degli Stati Uniti, servono almeno 600 rads in un paio d’ore per avere un altissimo rischio di morte. Al di sotto dei 100 rads, per meno di qualche ora, non c’è rischio di morte, di disabilità (cognitiva) e nessuna perdita di linfociti.

Come già menzionato, la concentrazione delle fasce di Van Allen non sono uniformi e cambiano con l’altitudine. Questo lo sappiamo grazie a sonde spaziali (senza nessuno a bordo!) inviate proprio per l’occasione. Ecco un grafico (fino a circa 6 Re) con i livelli di radiazione presenti (indicati con colori) attraversando tutte le zone delle fasce. Le zone rosse rappresentano i punti più pericolosi e identificano le due fasce di Van Allen. L’unità di misura riportata è di Gray/secondo, un’altra unità usata per il livello di radiazione assorbita. 1 Gray equivale a 100 rads (unità di misura SI). Da notare è la zona quasi priva di radiazione (al confronto della fasce di Van Allen) nella bassa orbita terrestre. E proprio là che si trova la Stazione Internazionale Spaziale, in una zona al sicuro da questi pericoli a soli 410 chilometri di altitudine.

Se, in un calcolo approssimativo e semplificato, assumiamo che una navicella spaziale viaggi in linea retta attraverso le fasce (cosa che non avviene data la natura della meccanica orbitale), percorrerà tutte le zone indicate nel grafico. Per un trasferimento orbitale possiamo immaginare una velocità radiale di circa 150 metri al secondo, o 0,15 chilometri al secondo. La velocità radiale è la componente della velocità lungo il raggio della Terra, quindi in linea con la nostra ipotetica traiettoria attraverso l’intera fascia. Usando la concentrazione di radiazione riportata per i diversi livelli (colori), arriviamo ad un’ipotetico assorbimento di circa 49 rads/ora. Questo non solo é un numero approssimativo e surreale data la forma delle orbite (ma pensiamo al peggiore dei casi ben oltre la finzione!), ma equivale all’esposizione diretta senza nessuna protezione. Il livello non è basso, perchè anche se sotto il limite indicato dal Dipartimento di Sicurezza Nazionale Usa, il tempo richiesto “teorico” per viaggiare nella ipotetica traiettoria sarebbe di 68 ore, quindi certamente non sano per la nostra fisiologia!

Le fasce sono quindi davvero pericolose. Ma come fanno gli ingegneri aerospaziali ad evitarne i pericoli? Come già menzionato, la traiettoria di voli al di fuori dell’orbita terrestre sono progettati per evitare la maggior parte delle fasce e le strutture spaziali sono rinforzate per proteggere gli occupanti dalle radiazioni. Fino a che punto, però? Ad un livello sorprendente. Gli astronauti di Apollo 11 (primo atterraggio sulla Luna) hanno misurato un livello di 0,18 rads (complessivi). Il più alto numero misurato è stato di 1,14 rads da Apollo 14. Stiamo parlando di dosi di radiazioni equivalenti a qualche TAC.

In conclusione, le fasce di Van Allen ci sono, esistono e sono senza alcun dubbio pericolose. La radiazione in generale (come quella nelle fasce di Van Allen) rappresenta un grosso problema nell'esplorazione spaziale. Problema che senza dubbio richeide protezione e specifiche traiettorie orbitali.