Cristales polacos en Orion detectan radiación que otros sensores no ven

Unos diminutos cristales desarrollados en Cracovia rodearon la Luna a bordo de la nave Orion de la NASA y regresaron a la Tierra con registros de radiación cósmica. Científicos polacos han presentado ahora su análisis: los dispositivos detectan señales que los detectores tradicionales no registran.

De Artemis I al laboratorio

La misión no tripulada Artemis I despegó en noviembre de 2022 y Orion volvió tras más de 25 días. Uno de los objetivos era medir la radiación que afrontarán los futuros astronautas. Dos maniquíes que modelan el cuerpo humano, llamados Helga y Zohar, llevaban más de 10.000 detectores en el experimento MARE.

El Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias, en Cracovia, aportó unos 600 detectores termoluminiscentes y varias decenas de sensores fluorescentes experimentales de cristales de fluoruro de litio. Un equipo dirigido por el profesor Paweł Bilski, junto con el DLR alemán, desarrolló un método para leer en ellos radiación de distintas energías. Los resultados se publicaron en Radiation Measurements.

Los cristales son pasivos y no necesitan energía. Cuando una partícula cargada los atraviesa, se crean centros de color; en el laboratorio, iluminados con luz azul, emiten luz roja visible con un microscopio especializado. Miden unos 3 mm por 3 mm y 1 mm de grosor, se cultivan con el método Czochralski y, a diferencia de los detectores de plástico, no requieren grabado químico.

Mayor sensibilidad

Comparados con detectores de plástico situados en los mismos puntos, los cristales ofrecieron un panorama similar en un amplio rango de energías. Pero también captaron huellas más débiles: los de plástico suelen registrar partículas por encima de unos 10 keV por micrómetro (transferencia lineal de energía, en agua), mientras que los cristales muestran huellas desde unos 4,5 keV por micrómetro.

Los investigadores subrayan que estas señales más tenues aún no pueden convertirse con fiabilidad en dosis y que se siguen desarrollando métodos de calibración. En partículas que depositan mucha energía, los cristales sobreestimaron a veces los valores. La dirección de llegada de las partículas es otro reto.

Qué implica para los astronautas

MARE indica que las dosis totales cerca de la Luna son mayores que en órbita baja, aunque no tanto como se suponía. La dosis dentro de los maniquíes fue bastante uniforme, porque la radiación galáctica de alta energía atraviesa todo el cuerpo. La exposición prolongada sigue siendo un problema clave para las misiones tripuladas, sobre todo con actividad solar.