Científicos estudian el impacto de rayos cósmicos: claves para proteger a astronautas en misiones espaciales

Los viajes espaciales tienen uno de los desafíos científicos más complejos: la protección efectiva ante la radiación de los rayos cósmicos galácticos.

Un equipo internacional, en colaboración con la Agencia Espacial Europea y el acelerador GSI/FAIR de Darmstadt, Alemania, ha logrado simular estos rayos en territorio europeo.

Esta innovación, detallada en dos trabajos publicados en la revista Life Sciences in Space Research, no solo abre nuevas posibilidades en la investigación, sino que constituye un avance significativo para la seguridad de futuras misiones humanas en el espacio profundo.

Según los resultados compartidos por los responsables del proyecto, el nuevo simulador europeo representa la segunda instalación global capaz de recrear fielmente el entorno de radiación que enfrentarán los astronautas fuera de la órbita terrestre baja, sumándose al laboratorio del Brookhaven National Laboratory en Estados Unidos, que opera en cooperación con la NASA.

Ambos sistemas generan haces con una energía que permite reproducir las condiciones reales del espacio profundo.

El simulador supera una limitación histórica en la investigación espacial europea, como subrayó Marco Durante, catedrático de la Universidad Técnica de Darmstadt y jefe del departamento de Biofísica de GSI/FAIR, quien declaró: “Hasta ahora, no existía una forma fiable de simular los rayos cósmicos galácticos (RCG) en Europa”.

Peligros de la radiación cósmica: la amenaza más severa en misiones a la Luna y Marte

Los rayos cósmicos galácticos surgen de fenómenos violentos como supernovas fuera del Sistema Solar, y están formados fundamentalmente por protones, núcleos de helio y, en menor proporción, por las denominadas partículas de alta carga y energía (PACE o HZE). Según GSI/FAIR, “en el espacio, cada célula del cuerpo de un astronauta es atravesada por un protón cada pocos días, por núcleos de helio cada pocas semanas y por partículas HZE cada pocos meses”. La exposición aumenta en misiones que salen del amparo del campo magnético terrestre, como los proyectos de viaje y colonización lunar o marciana.

El impacto de los RCG sobre la salud humana es de largo alcance. Se los vincula a un mayor riesgo de cáncer, progresión de efectos degenerativos celulares y daños en el sistema nervioso central. De acuerdo con expertos de la Agencia Espacial Europea, la exposición a esta radiación es el principal obstáculo para asegurar la sostenibilidad y seguridad de los viajes interplanetarios, una categoría de peligro tanto para los tripulantes como para los sistemas electrónicos de las naves.

Al atravesar el blindaje de las naves, los RCG generan neutrones y otros fragmentos secundarios, multiplicando los riesgos. En este contexto, comprender con exactitud la interacción de estas partículas tanto con materiales como con tejidos vivos resulta indispensable para los programas de exploración que tienen como objetivo la Luna o Marte.

El sistema europeo se fundamenta en un innovador método híbrido activo-pasivo que emplea aceleradores capaces de producir haces de iones de todos los elementos presentes de forma natural en la Tierra. El proceso consiste en variar activamente la energía de un haz primario de iones de hierro antes de su impacto sobre moduladores pasivos. Esta aproximación, probada en el campo de la terapia de partículas, se perfeccionó para reproducir el complejo espectro energético de la radiación espacial.

El Dr. Christoph Schuy, líder del grupo de Física de la Radiación Espacial de GSI/FAIR, explicó: “Nuestros resultados muestran una buena concordancia con los valores conocidos de misiones espaciales. Esta técnica puede utilizarse para generar un campo de radiación mixto que reproduce la exposición a los rayos cósmicos galácticos en un hábitat ligeramente blindado, como una nave espacial. En el futuro, queremos poner el simulador de rayos cósmicos galácticos a disposición de los científicos para futuras investigaciones sobre la radiación espacial”.

La configuración precisa de geometría, materiales y grosores de los moduladores permite lograr un entorno espectralmente análogo al experimentado durante viajes extraplanetarios.

Este logro técnico permite el desarrollo de estudios biológicos directos en condiciones de radiación que solo se encontraban en el espacio exterior, acelerando la experimentación con nuevos materiales y estrategias de protección tanto para sistemas robóticos como para organismos vivos. El simulador europeo ya se utiliza para evaluar dosis absorbidas por tejidos humanos y la respuesta de diferentes tecnologías de blindaje. Este conocimiento alimenta el diseño de futuras misiones tripuladas más seguras.

Un simulador de eventos de partículas solares ya se diseñó previamente sobre la base de los mismos moduladores, aplicándose tanto a la medicina espacial como a la terapia tumoral en la Tierra, un campo en creciente desarrollo.

La dimensión educativa complementa la agenda investigadora. Ambas instituciones, ESA y GSI/FAIR, organizan la Escuela de Radiación Espacial ESA-FAIR, encuentro anual que ofrece formación avanzada a estudiantes en biofísica de iones pesados para aplicaciones espaciales y terrestres. La próxima edición está programada para agosto de 2026, con período de inscripción abierto hasta el 12 de abril.