L’ambiente di radiazione in orbita terrestre

Il fenomeno dei Lampi di Luce è in realtà solo uno dei tanti fenomeni causati dai raggi cosmici che hanno luogo in prossimità della Terra e nel Sistema Solare. Il nostro pianeta tramite il suo campo magnetico e l’atmosfera ci protegge infatti dalla maggior parte dei raggi cosmici e dai loro potenziali effetti deleteri.

Il campo magnetico terrestre offre ancora una parziale protezione dai raggi cosmici agli astronauti in orbita LEO (Space Shuttle o ISS), mentre uscendo dalla magnetosfera terrestre (missioni lunari e future missioni verso Marte) questa protezione viene a mancare. Le missioni spaziali, anche quelle in LEO, espongono gli astronauti a livelli di radiazioni ionizzanti molto più elevati rispetto a quelli a terra.

Le principali sorgenti di radiazione in orbita LEO sono i raggi cosmici galattici, le particelle solari e le particelle intrappolate nelle fasce di Van Allen.

I raggi cosmici galattici (GCR) sono particelle cariche, per la maggior parte nuclei:

imageimage

I nuclei sono principalmente protoni (87%) ed elio (12%). I nuclei pesanti sono in maggior parte composti da nuclei di carbonio, azoto e ossigeno, ma sono presenti (in quantità sempre minori) nuclei fino all’uranio.

Le energie dei raggi cosmici vanno da qualche decina di MeV fino a 1012 MeV (per i meno avvezzi alle potenze 1012vuol dire 10 con 12 zeri, cioè 1.000.000.000.000). Ad energie sopra ai 2 GeV per nucleone (equivalenti a 2000 MeV per nucleone) queste particelle viaggiano a velocità prossime a quelle della luce: provengono dalla nostra galassia, dopo essere state accelerate in esplosioni di supernovae; le particelle a più alta energia hanno origine extragalattica ed i loro meccanismi di accelerazione sono tuttora oggetto di discussione.

Le particelle solari compongono il vento solare e sono principalmente protoni ed elettroni di bassa energia (minore di 100 MeV) emessi dagli strati più esterni del sole (la cromosfera) con velocità intorno ai 400 km/s. Le particelle solari di norma non costituiscono un grande pericolo, ma occasionalmente eventi associati con brillamenti solari o emissioni di massa coronale possono causare un aumento improvviso di flusso con possibili pericoli per la salute degli astronauti.
image

Brillamento solare del 13 Febbraio 2011. Credit: NASA/SDO

Queste due componenti sono presenti anche al di fuori della magnetosfera terrestre e vanno tenute in conto nel programmare una missione fuori dall’orbita terrestre.

La terza componente di radiazione si trova solamente in orbita terrestre. Sono le particelle intrappolate dal campo magnetico nelle fasce di radiazione (o di Van Allen): in queste fasce si trovano protoni (in quella più interna) o elettroni (in quella più esterna). Nella fascia esterna di Van Allen a 36000 km di altezza passano le orbite dei satelliti geostazionari per telecomunicazioni: talvolta le tempeste solari possono far aumentare il flusso di particelle che investono questi delicati strumenti, danneggiandoli o addirittura mettendoli fuori uso nonostante tutte le precauzioni prese. La fascia più interna è invece attraversata dall’orbita dello Shuttle o delle stazioni spaziali.

In prossimità della Terra i raggi cosmici vengono deflessi dal nostro campo magnetico, che agisce come uno scudo deflettendo la quasi totalità delle particelle. Queste particelle riescono però ad incanalarsi lungo le linee di forza dei poli dando spesso luogo allo spettacolo delle aurore, prerogativa non solo della Terra ma anche di altri pianeti.

image

L’orbita scelta per le missioni umane di lunga permanenza nello spazio è il frutto di un compromesso tra la necessità di avere un’orbita stabile (e dunque elevata, ad di fuori dell’attrito dell’atmosfera terrestre) ed un ambiente sicuro per gli astronauti (e dunque lontano dal centro della fascia interna di Van Allen).

Fonti e approfondimenti:
Raggi cosmici e missioni spaziali
Un ringraziamento a Riccardo ‘Unreal’ Rossi per la segnalazione delle foto (via Facebook)

Post precedenti:

ALTEA (4)- Gli effetti dei raggi cosmici sull’uomo – i Light Flash

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

ALTEA (2)- Introduzione

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

Questa voce è stata pubblicata in Divulgazione, Physics, Science, Space Exploration e contrassegnata con , , . Contrassegna il permalink.

9 risposte a L’ambiente di radiazione in orbita terrestre

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

  2. Pingback: ALTEA: riepilogo | Background noise

  3. Pingback: Come ALTEA vede i raggi cosmici | Background noise

  4. Pingback: 4 Luglio 2006: ALTEA parte verso la ISS | Background noise

  5. Pingback: La radiazione nell’atmosfera misurata da Stratospera | Background noise

  6. Pingback: Mars 500: verso Marte, andata e ritorno | Background noise

  7. Pingback: E se un raggio cosmico ci colpisce? | Background noise

  8. Pingback: I rivelatori di particelle di ALTEA | Background noise

  9. Pingback: Il trasporto dei raggi cosmici all’interno della magnetosfera terrestre | Background noise

Lascia un commento

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...