A sinistra:il satellite Arase. A destra:tre diversi rilevatori sulla ISS sono stati utilizzati in modo complementare. SEDA-AP (Space Environment Data Acquisition Equipment-Attached Payload), CALET (telescopio elettronico calorimetrico), e MAXI (Monitor of All-sky X-ray Image) Credito:Sinistra:©ERG science team Destra:©JAXA/NASA
Gli scienziati hanno compiuto progressi significativi nella comprensione delle fonti di eventi di radiazioni che potrebbero avere un impatto sulle operazioni di volo spaziale umano. Gli eventi di precipitazione relativistica degli elettroni (REP) sono casi in cui gli elettroni ad alta energia si muovono attraverso aree dello spazio a frazioni significative della velocità della luce. Questi eventi REP possono rappresentare una sfida per il volo spaziale umano, in particolare durante l'attività extraveicolare (EVA).
Questi pericoli motivano la questione se gli eventi REP possano essere previsti per evitare un'inutile esposizione umana alle radiazioni. Per prevedere gli eventi REP, la loro causa deve prima essere determinata.
Un team scientifico guidato da ricercatori del National Institute of Polar Research (NIPR) in Giappone ha fatto passi da gigante nel rispondere a questa domanda. I loro risultati sono stati pubblicati il 14 agosto nel Journal of Geophysical Research:Space Physics .
Ryuho Kataoka, l'autore principale dello studio e professore associato presso NIPR, ha individuato la causa degli eventi REP e ha sottolineato che gli eventi REP devono essere presi in considerazione nelle missioni di volo spaziale umano.
"L'importanza di comprendere gli eventi REP è aumentata da quando gli eventi REP sono stati chiaramente identificati presso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), " Ha detto Kataoka. "Gli eventi REP sono importanti perché causano la dose di radiazioni durante gli EVA".
È stato ipotizzato che le onde elettromagnetiche di ciclotrone ionico (EMIC) svolgano un ruolo importante negli eventi REP presso la ISS. Era ancora una domanda aperta, però, se altri meccanismi hanno giocato un ruolo nella generazione di eventi REP. Le onde EMIC sono onde elettromagnetiche che si propagano attraverso il plasma nella magnetosfera terrestre, causando disturbi nelle particelle cariche all'interno del plasma.
Onde plasmatiche osservate dal satellite Arase (a sinistra) e tasso di conteggio degli elettroni MeV osservati con il rivelatore CALET sulla ISS (a destra). Credito:Ryuho Kataoka et al., 2020
Utilizzando più sensori a bordo della ISS, così come i dati del satellite Arase, il gruppo di ricerca è stato in grado di dimostrare che almeno tre processi separati hanno contribuito agli eventi REP. Uno è davvero onde EMIC. Ma i dati hanno suggerito anche altre due fonti:le onde di coro in modalità Whistler e le onde di fischio elettrostatiche. Le onde in modalità Whistler possono essere eccitate da elettroni ad alta energia associati ad attività aurorali, come l'aurora boreale.
"Si è scoperto che gli eventi REP sulla ISS sono causati non solo dalle onde EMIC ma anche dalle onde in modalità whistler, che rende più difficile la previsione del tempo spaziale, " disse Kataoka.
Con una migliore comprensione delle cause fisiche degli eventi REP, Kataoka e il suo team stanno lavorando su come prevedere gli eventi futuri. "Il prossimo passo è la previsione meteorologica spaziale degli eventi REP presso l'ISS modellando diversi tipi di attività delle onde di plasma. L'obiettivo finale è ottenere una teoria unificata per comprendere l'interazione tra particelle energetiche e onde di plasma, e il loro impatto della dose di radiazioni sull'atmosfera, navicella spaziale, e gli esseri umani".
