I magneti permanenti potrebbero proteggere gli astronauti dalle tempeste solari?

Gli astronauti che viaggiano oltre l'atmosfera protettiva della Terra devono affrontare un implacabile bombardamento di radiazioni nocive, rendendo lo schermatura una sfida critica per le future missioni nello spazio profondo. Un recente studio pubblicato su arXiv esplora un nuovo approccio per mitigare questa minaccia: l'utilizzo di magneti permanenti per creare una barriera protettiva contro le tempeste solari. I ricercatori italiani e tedeschi, guidati da Valerio Parisi, propongono che una rete di magneti permanenti potrebbe offrire una soluzione leggera e a bassa manutenzione rispetto ai metodi esistenti come i magneti superconduttori o gli scudi a base d'acqua.

Gli eventi di particelle solari (SPE), esplosioni di protoni ad alta energia emessi durante intensi brillamenti solari, rappresentano un rischio diretto per gli astronauti. Queste particelle energetiche possono penetrare nei veicoli spaziali e danneggiare i tessuti umani, aumentando la probabilità di malattie da radiazioni, mutazioni genetiche e persino la morte. Le strategie attuali si basano pesantemente su schermatura passiva, spesso composta da acqua o polietilene, che fornisce una certa protezione ma aggiunge una massa sostanziale ai veicoli spaziali. Il costo del lancio di tali materiali in orbita è proibitivo, specialmente per le missioni estese oltre l'orbita bassa terrestre.

I magneti superconduttori rappresentano un'altra alternativa, capaci di generare potenti campi magnetici che possono piegare le particelle cariche lontano da un veicolo spaziale. Tuttavia, questi sistemi richiedono un raffreddamento criogeno continuo e un'alimentazione affidabile, rendendoli vulnerabili al guasto. Se il sistema di raffreddamento malfunzionasse o la fonte di alimentazione fosse interrotta, l'intero meccanismo di schermatura crollerebbe, lasciando l'equipaggio esposto a radiazioni non filtrate. Al contrario, i magneti permanenti offrono un'opzione più semplice e più resiliente. A differenza dei superconduttori, non hanno bisogno di alimentazione esterna o raffreddamento.

Sono realizzati con materiali durevoli come neodimio-ferro-boro (NdFeB) e possono mantenere le loro proprietà magnetiche indefinitamente in condizioni normali. Lo studio ha testato una serie di 1.482 piccoli magneti permanenti, ciascuno di 3 x 3 x 3 centimetri, disposti all'interno di un'area di 1 metro quadrato. Il peso totale di questa configurazione era inferiore a 300 chilogrammi, significativamente più leggero delle opzioni di schermatura tradizionali.

Mentre questo risultato dimostra il potenziale dei magneti permanenti nel mitigare gli effetti delle tempeste solari, evidenzia anche i limiti chiave. Il campo magnetico generato dall'array è direzionale, il che significa che offre una protezione minima contro i raggi cosmici galattici (GCR), che provengono da tutte le direzioni e trasportano un'energia molto maggiore. Inoltre, lo studio avverte che l'interazione tra protoni e magneti potrebbe produrre radiazioni secondarie, compresi neutroni e raggi gamma, che potrebbero comportare rischi aggiuntivi. Ciò sottolinea la complessità della progettazione di uno scudo di radiazione completo utilizzando solo campi magnetici.

I ricercatori riconoscono che mentre i magneti permanenti sono promettenti, probabilmente dovrebbero essere combinati con altre tecniche di schermatura per fornire una protezione completa. Mentre le agenzie spaziali pianificano missioni più lunghe sulla Luna, su Marte e oltre, la ricerca di una protezione efficace e sostenibile dalle radiazioni continua. I magneti permanenti presentano un'alternativa convincente a causa della loro semplicità e affidabilità, anche se ulteriori ricerche saranno necessarie per affinare le loro prestazioni e garantire la sicurezza. Per ora, i risultati suggeriscono che la schermatura magnetica potrebbe svolgere un ruolo prezioso nel proteggere gli astronauti dai pericoli dei viaggi nello spazio profondo.