Aurorae osservata dall'astronauta dell'ESA Samantha Cristoforetti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale per la sua Missione Minerva. Ha condiviso queste immagini sui suoi social media il 21 agosto 2022 con la didascalia:"Il sole è stato molto attivo ultimamente. La scorsa settimana abbiamo visto le aurore più sbalorditive che abbia mai visto in oltre 300 giorni nello spazio!" Credito:ESA/NASA-S.Cristoforetti; CC BY-NC-SA 2.0
La missione Artemis I, il cui lancio è previsto per il 29 agosto, segnerà un passo significativo nel ritorno dell'umanità sulla luna.
Sebbene non ci siano passeggeri umani a bordo di questo volo di prova, le future missioni getteranno ancora una volta gli esploratori spaziali oltre gli ambienti protettivi dell'atmosfera terrestre e del campo magnetico e nel regno delle radiazioni spaziali senza ostacoli.
Gli astronauti resistono alla tempesta
Sebbene i brillamenti solari e le espulsioni di massa coronale di piccole e medie dimensioni siano snervanti e spettacolari, è improbabile che questi fenomeni da soli rappresentino molti rischi per Artemis I o per future missioni lunari con equipaggio.
Gli "eventi di particelle energetiche solari" sono quelli a cui prestare attenzione. Si verificano quando le particelle emesse dal sole - per lo più protoni ma anche alcuni atomi ionizzati come l'elio - vengono accelerate, accelerate a velocità quasi relativistiche. Sono queste particelle ad alta energia sparate attraverso lo spazio che possono colpire un veicolo spaziale e il suo equipaggio.
Gli eventi di particelle solari sono associati a brillamenti solari particolarmente grandi ed espulsioni di massa coronale, poiché sono queste eruzioni che possono causare onde d'urto che spingono le particelle solari a velocità pericolose.
Quando si tratta delle missioni Artemis, gran parte della radiazione di un evento particellare sarebbe bloccata dalle pareti della capsula spaziale:Orion e il suo modulo di servizio europeo sono stati progettati per garantire l'affidabilità dei sistemi essenziali durante gli eventi di radiazione.
Ma l'evento potrebbe interferire con le comunicazioni tra l'equipaggio e le squadre sulla Terra e gli astronauti potrebbero dover cercare rifugio in un rifugio antitempesta improvvisato, come è successo sulla Stazione Spaziale nel settembre 2017.
Tuttavia, la Stazione Spaziale era ancora ben protetta dalla "magnetosfera" terrestre, una bolla protettiva di campo magnetico che la luna non ha.
"Lasciare la magnetosfera è come lasciare un porto sicuro e avventurarsi in mare aperto", afferma Melanie Heil, coordinatrice di segmento dello Space Weather Office dell'ESA.
"L'esposizione alle radiazioni per gli astronauti sulla luna può essere un ordine di grandezza superiore rispetto alla stazione spaziale e diversi ordini di grandezza superiore rispetto alla superficie terrestre. I futuri astronauti dovranno affrontare rischi maggiori dovuti agli eventi delle particelle solari:è molto importante studiare il ambiente radiante oltre la magnetosfera e migliorare la nostra capacità di prevedere e prepararci alle tempeste solari."
Un'eruzione solare vista dalla sonda SOHO il 24 luglio 1999. Credit:SOHO/EIT
Quasi miss:l'estate del '72
Esattamente 50 anni fa, nell'agosto 1972, una serie di potenti tempeste solari, inclusi eventi significativi di particelle solari, causarono interruzioni diffuse ai satelliti e ai sistemi di comunicazione terrestri sulla Terra.
Le tempeste si sono verificate nel bel mezzo delle missioni lunari Apollo 16 e Apollo 17 della NASA, con solo pochi mesi su entrambi i lati. Fortunatamente, all'epoca non c'erano esploratori umani al di fuori del campo magnetico protettivo della Terra. Se avessero incontrato queste tempeste dall'interno del modulo di comando, si pensa che la dose di radiazioni erogata avrebbe causato un avvelenamento acuto da radiazioni. Per un astronauta in una passeggiata spaziale, potrebbe essere letale.
"Servizi meteorologici spaziali affidabili sono una necessità per l'esplorazione e l'abitazione a lungo termine della luna", afferma Juha-Pekka Luntama, Head of Space Weather dell'ESA.
"Un evento del livello del 1972 accadrà di nuovo e, se non rimaniamo vigili, potremmo avere astronauti nello spazio e fuori dalla protezione del campo magnetico terrestre quando lo farà."
Misurazione della radiazione sulla luna
Fino ad ora, ci siamo occupati principalmente dell'impatto del meteo spaziale sulle infrastrutture della Terra:reti elettriche, sistemi di comunicazione, satelliti in orbita attorno alla Terra e astronauti sulla Stazione Spaziale.
La Space Weather Service Network dell'ESA è diffusa in tutta Europa, dove gli esperti elaborano i dati provenienti da un'ampia gamma di rivelatori di radiazioni a bordo di satelliti in orbita e sensori sulla Terra.
Con questo forniscono informazioni e servizi a una vasta gamma di "utenti" da operatori satellitari, aerei e di rete elettrica ai cacciatori di aurora. La rete continuerà a fornire i propri servizi durante il volo Artemis I e a segnalare qualsiasi evento meteorologico spaziale significativo, previsto o in arrivo.
Ma per l'attività umana a lungo termine sulla luna, dobbiamo monitorare direttamente l'ambiente delle radiazioni lunari.
La ricerca sulle radiazioni sarà uno degli obiettivi principali del volo di prova Artemis I. La capsula Orion trasporterà i monitor delle radiazioni della NASA e dell'ESA, oltre a una serie di manichini e CubeSat progettati per aiutarci a comprendere meglio l'ambiente delle radiazioni sulla strada per la luna e il suo impatto sulla salute umana.
L'ESA sta anche lavorando al progetto European Radiation Sensor Array (ERSA), una serie di dispositivi che forniranno il monitoraggio delle radiazioni in tempo reale a bordo della futura stazione spaziale lunare Gateway con equipaggio.
La combinazione delle misurazioni delle radiazioni dall'esterno e dall'interno degli spazi con equipaggio consentirebbe ai ricercatori di vedere quanta radiazione "perde" e di prevedere con maggiore precisione il rischio per gli astronauti sulla luna quando viene rilevato un evento meteorologico spaziale.
I ricercatori dell'ESA stanno anche esaminando la possibilità di includere strumenti di radiazione su altri orbiter lunari senza equipaggio, come Lunar Pathfinder e le future reti satellitari di telecomunicazioni lunari.
Guardando al futuro
La nostra stella può essere imprevedibile e capricciosa, ma quando compaiono "regioni attive" sulla superficie solare, tendono a rimanere lì da giorni a diverse settimane. Se potessimo monitorare queste regioni anche prima che ruotino nella visuale della Terra, potremmo migliorare le nostre previsioni per il tempo spaziale intorno alla Terra e alla luna.
L'osservazione precoce delle regioni attive sul disco solare, da dove eruttano brillamenti ed espulsioni di massa, è uno degli obiettivi principali della prossima missione Vigil dell'ESA. Destinato al lancio nel 2029, Vigil si dirigerà verso il 5° punto lagrangiano (L5), una posizione unica nello spazio che gli consentirà di vedere il "lato" del sole prima che ruoti in vista dalla Terra.
Con Vigil, gli avvisi anticipati per eventi meteorologici spaziali potenzialmente pericolosi dovrebbero essere fattibili diversi giorni prima che siano in grado di mettere in pericolo la salute degli astronauti nello spazio o nelle infrastrutture sulla Terra e intorno alla Terra. This would be particularly useful information for vulnerable lunar explorers and for planning high-risk activities such as EVAs. + Esplora ulteriormente
