Pada tanggal 19 Oktober 1989, pukul 12:29 UTC, jilatan api matahari besar kelas X13 menciptakan badai geomagnetik yang begitu kuat sehingga aurora borealis menyinari langit di Jepang, Amerika, Australia, dan bahkan Jerman keesokan harinya. Jika Anda terbang mengelilingi bulan pada saat itu, Anda akan menyerap lebih dari 6 saringan radiasi, dosis yang kemungkinan besar akan membunuh Anda dalam waktu sekitar satu bulan.

Itu sebabnya pesawat ruang angkasa Orion, yang seharusnya membawa manusia dalam misi terbang lintas tahun ini, memiliki perlindungan badai yang sangat terlindungi bagi awaknya. Namun tempat perlindungan seperti itu tidak cukup untuk perjalanan ke Mars, karena perisai Orion dirancang untuk misi 30 hari.

Untuk mendapatkan perlindungan serupa dengan yang kita miliki di Bumi akan membutuhkan ratusan ton material, dan hal ini tidak mungkin dilakukan di orbit. Alternatif dasar—menggunakan perisai aktif yang membelokkan partikel bermuatan seperti yang dilakukan medan magnet bumi—pertama kali diusulkan pada tahun 1960an. Hari ini, kami akhirnya hampir mewujudkannya.

Radiasi luar angkasa

Radiasi luar angkasa hadir dalam dua rasa berbeda. Peristiwa matahari seperti flare atau lontaran massa koronal dapat menyebabkan fluks partikel bermuatan (kebanyakan proton) yang sangat tinggi. Mereka buruk jika Anda tidak memiliki tempat berlindung tetapi relatif mudah dilindungi karena sebagian besar proton matahari berenergi rendah. Mayoritas fluks peristiwa partikel matahari berkisar antara 30 MeV hingga 100 MeV dan dapat dihentikan oleh tempat perlindungan mirip Orion.

Lalu ada sinar kosmik galaksi: partikel yang datang dari luar tata surya, didorong oleh supernova jauh atau bintang neutron. Ini relatif jarang terjadi tetapi mereka menyerang Anda sepanjang waktu dari segala arah. Mereka juga memiliki energi yang tinggi, mulai dari 200 MeV dan meningkat hingga beberapa GeV, menjadikannya sangat berpenetrasi. Balok tebal tidak memberikan banyak perlindungan terhadapnya. Ketika partikel sinar kosmik berenergi tinggi bertabrakan dengan perisai tipis, mereka menghasilkan begitu banyak partikel berenergi rendah, akan lebih baik jika tidak ada perisai sama sekali.

Partikel dengan energi antara 70 dan 500 MeV bertanggung jawab atas 95% dosis radiasi yang diterima astronot di luar angkasa. Pada penerbangan jarak pendek, badai matahari menjadi perhatian utama karena bisa sangat dahsyat dan menimbulkan banyak kerusakan dengan sangat cepat. Namun, semakin lama Anda terbang, GCR akan semakin bermasalah karena dosisnya meningkat seiring berjalannya waktu, dan mereka dapat melewati hampir semua hal yang kita coba lakukan untuk menghalanginya.

Apa yang membuat kita aman di rumah

Alasan mengapa hampir tidak ada radiasi yang mencapai kita adalah karena Bumi memiliki sistem perlindungan multi-tahap yang alami. Ini dimulai dengan medan magnetnya, yang membelokkan sebagian besar partikel yang masuk ke arah kutub. Partikel bermuatan dalam medan magnet mengikuti kurva, semakin kuat medan magnet, semakin rapat kurva tersebut. Medan magnet bumi sangat lemah dan sulit membengkokkan partikel yang masuk, namun medan magnetnya sangat besar dan meluas hingga ribuan kilometer ke luar angkasa.

Apa pun yang berhasil melewati medan magnet akan meluas ke atmosfer, yang jika menyangkut perlindungan, setara dengan dinding aluminium setebal 3 meter. Terakhir, ada planet itu sendiri, yang mengurangi separuh radiasi karena selalu ada 6,5 ​​miliar triliun ton batuan yang melindungi kita dari dasar.

Sebagai gambaran, modul awak Apollo memiliki rata-rata massa 5 gram per sentimeter persegi yang berada di antara awak dan radiasi. Modul ISS pada umumnya berisi dua kali lipatnya, sekitar 10 g/cm2. Tempat perlindungan Orion memiliki berat 35-45 g/cm2, tergantung di mana Anda duduk, dan beratnya 36 ton. Di Bumi, atmosfer saja memberi Anda 810 g/cm2, hampir 20 kali lebih banyak dari pesawat ruang angkasa kita yang paling terlindungi.

Dua opsi yang ada adalah menambah massa – yang dengan cepat menjadi mahal – atau memperpendek durasi misi, yang tidak selalu memungkinkan. Jadi solusi radiasi massa negatif tidak akan berhasil dalam misi yang lebih lama, bahkan dengan bahan pelindung terbaik seperti polietilen atau air. Itulah sebabnya pembuatan medan magnet bumi versi mini dan portabel telah dilakukan sejak awal eksplorasi ruang angkasa. Sayangnya, kami menyadari bahwa hal ini lebih mudah diucapkan daripada dilakukan.