Impatto dell'anomalia dell'Atlantico meridionale sull'esposizione alle radiazioni alle altitudini di volo durante il minimo solare

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9348 (2023) Citare questo articolo

Dettagli sulle metriche

L'Anomalia dell'Atlantico Meridionale (SAA) è una regione geografica sull'Oceano Atlantico meridionale dove la fascia interna di radiazioni di Van Allen si estende particolarmente vicino alla Terra. Ciò porta a livelli molto più elevati di radiazioni ionizzanti e ai relativi impatti sui veicoli spaziali nelle orbite terrestri basse, ad esempio, a un corrispondente aumento dell'esposizione alle radiazioni degli astronauti e dei componenti elettronici sulla Stazione Spaziale Internazionale. Secondo una leggenda metropolitana l'ASA dovrebbe influenzare anche il campo di radiazioni nell'atmosfera, anche fino alle altitudini dell'aviazione civile. Al fine di identificare e quantificare eventuali contributi aggiuntivi all’onnipresente esposizione alle radiazioni dovute alla Radiazione Cosmica Galattica alle altitudini di volo, sono state eseguite misurazioni complete attraversando la regione geografica della SAA ad un’altitudine di 13 km in una missione di volo unica: Atlantic Kiss. Non è stata trovata alcuna indicazione di una maggiore esposizione alle radiazioni.

La Terra è efficacemente protetta dalle radiazioni cosmiche dal suo campo magnetico e dalla sua atmosfera1. Il campo geomagnetico assomiglia ad un campo dipolare ad una certa distanza dalla superficie terrestre. Le particelle cariche provenienti dallo spazio e i prodotti di decadimento dei neutroni generati nell'atmosfera sono intrappolati nelle cosiddette fasce di radiazione di Van Allen che circondano la Terra. L'asse del campo magnetico terrestre a forma di dipolo, tuttavia, è spostato e inclinato rispetto all'asse di rotazione terrestre, il che provoca il fenomeno della cosiddetta Anomalia del Sud Atlantico (SAA). Si estende sull’Oceano Atlantico meridionale dall’Africa al Sud America e dall’Equatore all’Antartide e può essere caratterizzata come una regione con una ridotta intensità del campo geomagnetico rispetto a latitudini comparabili2. Di conseguenza, la fascia di radiazione di Van Allen interna si estende particolarmente vicino alla Terra, il che porta a livelli di radiazione notevolmente aumentati nello spazio vicino alla Terra nella regione. Questo effetto rappresenta un pericolo per la sicurezza del volo spaziale umano e dei componenti elettronici, ad esempio, sulla ISS. Livelli aumentati di radiazioni ionizzanti durante i transiti SAA erano già stati misurati a bordo della stazione spaziale russa MИP ("pace")3 e a bordo della ISS4,5,6. All'interno della ISS, che circonda la Terra a un'altitudine di circa 420 km, i tassi di dose media giornaliera nel silicio misurati nel periodo marzo/aprile 2021 sono stati di circa 280 µGy/giorno con valori di picco che hanno raggiunto diverse centinaia di µGy/min prossimi a il centro dell'ASA. I valori di dose aumentano anche ad altitudini più elevate e con una schermatura geomagnetica inferiore, ad esempio, osservato con il rilevatore RAMIS (RAdiation Measurements In Space) a bordo del satellite DLR Eu:CROPIS (Euglena gracilis: Combined Regenerative Organic-food Production In Space) in un'orbita polare a circa 600 km7. La Figura 1 mostra la mappa dei tassi di dose nel silicio per l'intervallo di tempo di marzo/aprile 2021 dietro una schermatura media di alluminio da 3 mm misurata da RAMIS fino a una latitudine di ± 83°. La regione geografica della SAA è caratterizzata dal forte aumento dei ratei di dose nel silicio con valori di picco fino a 180 µGy/min all'interno del nucleo della SAA.

Tasso di dose assorbito (μGy/min) nel silicio a 600 km di altitudine misurato con lo strumento RAMIS a bordo del satellite DLR Eu:CROPIS a marzo e aprile 2021.

Diversi esempi di danni da radiazioni sui satelliti che passano attraverso la SAA sono forniti da Olson e Amit, che sollevano anche la questione se ci siano problemi di salute posti dalla SAA anche ad altitudini inferiori, cioè "nell'intervallo di altitudine di 5-10 km di voli commerciali". viaggio in aereo"2. In un articolo della popolare rivista scientifica tedesca "Bild der Wissenschaft" è stata diffusa la voce che la fascia di radiazioni interna di Van Allen avrebbe effetti sull'esposizione alle radiazioni anche ad altitudini dell'aviazione civile nella regione del Sud Atlantico e che la dose di radiazioni su un volo da Francoforte a Buenos Aires costerebbe circa 1000 volte di più di un volo per Tokyo, anche se in quell'articolo non viene fornita alcuna prova scientifica per questa affermazione8. Tuttavia, questa voce si diffuse rapidamente tra i membri dell’equipaggio tedesco e da allora è stata motivo di preoccupazione. Sebbene i valori di misurazione alle altitudini aeree della regione del Sud Atlantico pubblicati da Federico et al. nel 2015 non ha dato indicazioni di un aumento dei tassi di dose a livello locale9, queste voci sono state ulteriormente alimentate, ad esempio, da un articolo disponibile sulla pagina web del Centro di ricerca tedesco per le geoscienze (GFZ) che suggerisce che "... la protezione dalle radiazioni nocive provenienti dallo spazio è ridotta" in la regione SAA che porta a "... dosi più elevate di radiazioni per i passeggeri dei voli a lunga percorrenza"10. Inoltre, anche i cospirazionisti sostengono che l'opinione pubblica verrebbe intenzionalmente disinformata sul presunto aumento elevato dell'esposizione alle radiazioni ad un'altitudine di 12 km nella regione geografica dell'ASA11. Ulteriori informazioni allarmistiche o fuorvianti, cioè che non escludono l'aviazione e le quote più basse quando si riferiscono agli effetti nell'orbita terrestre bassa (LEO), sono diffuse su Internet, ad esempio, da Wikipedia con il termine di ricerca "SAA". Ad esempio, l'affermazione "Auch auf der Erdoberfläche ist die ionisierende Strahlung erhöht" ("le radiazioni ionizzanti aumentano anche a livello del suolo", versione tedesca di Wikipedia, consultata il 27 febbraio 2023)12 nel contesto dell'ASA è fuorviante, poiché l'aumento misurabile delle radiazioni ionizzanti a livello del suolo è causato dalla radioattività terrestre, ad esempio 232Th13,14. Tuttavia questo fenomeno di informazioni fuorvianti non è limitato ai paesi di lingua tedesca, ad esempio "Pour une Altitudine Donnée, le niveau de radiazioni en provenance de l'espace est plus élevé dans l'Atlantique sud qu'en d'autres points du Globe" ("A una data altitudine, il livello di radiazione proveniente dallo spazio è più elevato nell'Atlantico meridionale che in altri punti del globo ", versione francese di Wikipedia, accesso il 27 febbraio 2023)15 o "Omdat het aardmagneetveld zwakker wordt met zo'n 5% per eeuw, neemt de bescherming door de Van Allen-gordels ook af en komt de ZAA steeds lager boven het aardoppervlak te liggen" ("Poiché il campo geomagnetico si sta indebolendo di circa il 5% ogni secolo, anche la schermatura delle fasce di Van Allen sta diminuendo e l'ASA si sta avvicinando sempre di più alla superficie terrestre", versione olandese di Wikipedia, consultata il 27 febbraio 2023 )16. Sebbene la leggenda metropolitana di dosi più elevate di radiazioni ad altitudini di volo nella regione geografica dell'ASA possa destare preoccupazione tra i passeggeri e l'equipaggio, non è stata ancora supportata da alcuna prova scientifica.