Gli effetti dei raggi cosmici sull’uomo – i Light Flash

Pur facendo i complimenti a Stan Lee per la sua intuizione sui possibili effetti dei raggi cosmici sugli esseri umani, volevo rassicurare del fatto che nessun astronauta rischia di trasformarsi in un essere di roccia o di fuoco né tantomeno di diventare invisibile o allungabile.

Prima di spiegare in dettaglio cosa sono i raggi cosmici e da dove vengono, brevemente vorrei mostrarvi alcuni effetti che possono provocare e introdurre quindi il problema scientifico che studia ALTEA.

Durante la missione Apollo 12 (1969) ci fu un esperimento denominato “the Apollo helmet dosimetry experiment” durante il quale si evidenziarono i segni del passaggio dei raggi cosmici sul casco dell’astronauta. I raggi cosmici si sentono, eccome.

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ALTEA si occupa in particolare degli effetti dei raggi cosmici sul sistema nervoso centrale e in particolare del fenomeno dei lampi di luce (Light Flash). Attualmente è l’unico fenomeno noto che permetta agli uomini di vedere le particelle elementari senza utilizzare rivelatori. Nel 1952 il fisico Cornelius Tobias ipotizzò che i raggi cosmici ad alta quota potessero interagire con il sistema visivo degli astronauti e generare delle percezioni anomale (senza la reale presenza di luce).

Nel 1969, durante la missione Apollo 11, Buzz Aldrin riportò di aver osservato, mentre era al buio, degli strani lampi luminosi di varie forme e dimensioni.

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In seguito a questo primo report, gli astronauti delle successive missioni lunari furono informati del fenomeno e effettuarono dei periodi di osservazione dedicati. Nelle ultime missioni Lunari, Apollo 16 e 17, un rivelatore ad emulsione, ALFMED, studiò la correlazione tra i lampi di luce e le particelle dei raggi cosmici.

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I risultati di ALFMED mostrarono che le particelle cariche di alta energia che compongono i raggi cosmici causano effettivamente i lampi di luce. Rimaneva da comprendere il meccanismo di interazione.

Gli studi sistematici sui Light Flash proseguirono nello spazio sullo Skylab (1974) e sull’Apollo-Soyuz (1975).

Nel frattempo a terra alcuni scienziati si esposero volontariamente a fasci di bassissima intensità negli acceleratori di particelle per studiare il fenomeno in condizioni controllate. Fu verificato che i Light Flash osservati dagli astronauti potevano essere riprodotti da varie particelle sparate verso l’occhio.

I lampi di luce sono altamente soggettivi: vi sono astronauti particolarmente sensibili, in grado di osservare il fenomeno anche in presenza di luce ed alcuni che non ne hanno mai visti. Alcuni addirittura riportano che siano fastidiosi per addormentarsi. Sono stati osservate varie forme di lampi: strisce singole, più tracce contemporaneamente, una stella molto luminosa ecc.

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Tuttavia, quando si cerca di identificare i meccanismi fisici alla base dell’interazione tra i raggi cosmici e l’apparato visivo sorgono molti problemi, legati alla necessità di correlare le osservazioni provenienti da un rivelatore di particelle di tipo elettronico con le sensazioni provate dagli astronauti. L’importanza di questi studi è legata – tra l’altro – alla possibilità che i Lampi di Luce rappresentino la classica punta di un iceberg rappresentato da effetti neuro-fisiologici ben più complessi e nascosti.

Negli anni ’90 dello scorso millennio (….) gli studi sui LF sono continuati a bordo della stazione spaziale MIR con il programma Sileye che tra il 1996 e il 2000 ha effettuato quasi 50 sessioni di osservazioni su 10 cosmonauti che hanno osservato più di 200 LF. Gli strumenti utilizzati consistono in un casco con annesso un rivelatore di particelle al silicio (da cui il nome da SILicon EYE, od Occhio di Silicio). Il cosmonauta indossa il casco, si pone in condizioni di buio e preme un bottone ogniqualvolta osserva un Lampo di Luce; contemporaneamente si misura il tipo e l’energia di tutti i nuclei che attraversano il telescopio al silicio.

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Il cosmonauta Sergei Avdeev indossa il rivelatore Sileye-1 durante una sessione di osservazione di lampi di luce a bordo della Mir.

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Sileye-2 prima del lancio sulla Mir: la scatola di alluminio (sulla sinistra) contiene il telescopio di silici, mentre la maschera (sulla destra) viene utilizzata per verificare l’adattamento al buio dell’astronauta.

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Il cosmonauta Sergei Avdeev indossa il rivelatore Sileye-2 durante una sessione di osservazione di lampi di luce a bordo della Mir.

Il programma Sileye è continuato sulla ISS con il rivelatore Alteino-Sileye3 che è l’anello di congiunzione con il programma ALTEA. Alteino è stato portato a bordo della stazione nel 2002 nell’ambito della missione ASI Marco Polo. Le prime misure sono state effettuate durante il volo dall’astronauta italiano Roberto Vittori. L’apparato è stato riportato a terra nel 2010.

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Il rivelatore Sileye-3 (nell’angolo in alto a sinistra) nel modulo Pirs della ISS.

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Light Flash osservati sulla MIR.
L’incremento di Lampi di Luce ad alte latitudini e nella zona del sud atlantico, è causato dalle due componenti di raggi cosmici galattici ed intrappolati.

Prossimamente: L’ambiente di radiazione in orbita terrestre

Post precedenti:

ALTEA (1)- un esperimento italiano a bordo della Stazione Spaziale Internazionale

ALTEA (2): Introduzione

ALTEA (3)- I raggi cosmici e l’esplorazione umana dello spazio

Per approfondire:

http://scienzapertutti.lnf.infn.it/risposte/ris151.html
http://www.casolino.it/divulgation/lightflash-astronomia/lightflash.html

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11 risposte a Gli effetti dei raggi cosmici sull’uomo – i Light Flash

  1. Lorenzo ha detto:

    Quindi… i raggi che colpiscono gli astronauti, satelliti e la terra sono quindi polarizzati, giusto? ed è per questo che si ha una maggiore interazione quando ci si trova vicino al polo sud e polo nord, giusto?

    Seconda domanda: mi avevi anche spiegato che esiste una zona dove c’è un “anomalia” e li si riscontra una alta concentrazione di raggi cosmici anche lontano dai poli, ma si conosce la causa di questa anomalia?

    Ultima domanda: non ho ben capito quel discorsi che mi avevi accennato sulla pericolosità dei raggi in relazione alla loro intensità e velocità, cioè mi è sembrato di capire che gli effetti sono inversamente proporzionali alla velocità della particella, ma xkè questo??

    CIAO & Grazie

    PS. Non vorrei aver anticipato spiegazioni che volevi dare in futuri post, se si ignora le domande!!

  2. Pingback: ALTEA: Riepilogo – Summary | Background noise

  3. lucadifino ha detto:

    Premetto che spiegherò tutto in dettaglio in post futuri.
    Per ora delle brevi risposte:
    I raggi cosmici non possono definirsi polarizzati perchè non sono onde elettromagnetiche.
    Ai poli c’è un flusso maggiore di raggi cosmici per via della interazione delle particelle cariche con il campo magnetico terrestre.
    C’è un aumento del flusso di protoni in una zona denominata Anomalia Sud-Atlantica ed è dovuta al non allineamento del dipolo magnetico con l’asse di rotazione terrestre unito al fatto che il centro del dipolo magnetico non è perfettamente al centro della terra. Per cui le fasce di Van Allen, che contengono protoni intrappolati, arrivano a quote inferiori sulla SAA.
    Gli effetti dei raggi cosmici aumentano al diminuire della loro energia (non c’è una vera proporzionalità inversa), ma il motivo richiede una spiegazione più dettagliata.
    Spero basti come risposta iniziale, resta in attesa per il resto.

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