Os níveis de radiação na Lua são maiores do que se estimavam

A missão Artemis I, da NASA, proporcionou novas informações sobre a quantidade de radiação cósmica à qual.

Decola News
4 de novembro de 2026
12:23

A missão Artemis I, da NASA, proporcionou novas informações sobre a quantidade de radiação cósmica à qual os astronautas podem estar expostos nas proximidades da Lua, em comparação com as condições encontradas na órbita terrestre baixa. Utilizando detectores experimentais fabricados com cristais de fluoreto de lítio a bordo da espaçonave Orion, pesquisadores obtiveram medições preliminares que revelaram diferenças inesperadas entre os níveis e a distribuição da exposição à radiação nesses dois ambientes.

Durante a missão Artemis I, realizada sem tripulação entre o final de novembro e o início de dezembro de 2022, a espaçonave Orion viajou ao redor da Lua transportando mais de 10 mil pequenos cristais incorporados em dois manequins com formato humano. Esses dispositivos foram utilizados para registrar a exposição à radiação ao longo de toda a jornada. Entre eles estavam algumas dezenas de detectores experimentais fluorescentes de fluoreto de lítio, desenvolvidos por cientistas do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências, localizado em Cracóvia, na Polônia.

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Os pesquisadores desenvolveram um novo método para analisar as informações armazenadas nesses cristais, permitindo obter dados sobre os níveis de radiação encontrados durante a missão e avaliar o desempenho dos próprios detectores. Segundo o professor Pawel Bilski, um dos coautores do estudo, os detectores fluorescentes de dose de radiação desenvolvidos pelo instituto funcionam de maneira passiva, ou seja, não precisam de uma fonte de energia para registrar a passagem das partículas.

Seu funcionamento pode ser comparado ao de um filme fotográfico: depois que os cristais são expostos à radiação, as marcas microscópicas deixadas pelas partículas precisam ser examinadas opticamente, utilizando um microscópio.

O princípio de funcionamento desses detectores está relacionado às alterações microscópicas provocadas pela radiação na estrutura interna dos cristais. Quando partículas eletricamente carregadas atravessam o fluoreto de lítio, elas transferem energia ao material e provocam perturbações em sua organização atômica. Essas alterações podem gerar defeitos conhecidos como centros de cor, regiões nas quais a estrutura eletrônica do cristal foi modificada e que apresentam propriedades ópticas diferentes das áreas não afetadas.

Posteriormente, quando os pesquisadores iluminam o material com luz azul, essas regiões alteradas emitem fluorescência avermelhada. Ao observar essa emissão em um microscópio, os cientistas conseguem identificar os trajetos percorridos pelas partículas e estudar suas características.

Os detectores integraram o experimento MARE (Experimento de Radiação AstroRad Matroshka), realizado durante a missão Artemis I. Algumas dezenas desses dispositivos experimentais de fluoreto de lítio foram distribuídas entre os dois manequins, incluindo cristais que continham concentrações elevadas do isótopo lítio-7.

A participação do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências também envolveu o fornecimento de aproximadamente 600 detectores cristalinos termoluminescentes, que utilizam um princípio diferente para medir a exposição à radiação.

Esses dispositivos armazenam parte da energia absorvida durante a exposição e, quando posteriormente aquecidos, liberam essa energia na forma de luz, cuja intensidade pode ser utilizada para estimar a dose recebida.

Uma das principais vantagens dos novos detectores de fluoreto de lítio é a simplificação do processo de observação dos rastros deixados pelas partículas. Os detectores passivos convencionais fabricados com plástico geralmente precisam passar por um procedimento químico chamado corrosão controlada, ou ataque químico, antes que as marcas produzidas pela radiação possam ser examinadas.

Esse tratamento remove pequenas porções do material ao redor dos trajetos das partículas, tornando os rastros mais visíveis. Os cristais de fluoreto de lítio dispensam essa etapa, permitindo que as alterações sejam observadas diretamente com um microscópio convencional de fluorescência.

Assim, a observação dos rastros de radiação registrados nas proximidades da Lua foi relativamente simples. A dificuldade maior consistiu em determinar exatamente o que essas marcas revelavam sobre a exposição dos detectores.

Para transformar as observações microscópicas em medições numéricas confiáveis, os pesquisadores precisaram desenvolver técnicas específicas de calibração e análise, capazes de relacionar a intensidade da fluorescência às características da radiação incidente.

A interpretação dos dados é particularmente complicada porque a radiação cósmica apresenta características muito diferentes daquelas encontradas em experimentos controlados de laboratório. Em condições experimentais convencionais, os pesquisadores podem expor um detector a um feixe composto por um tipo conhecido de partícula, com energia e direção previamente determinadas.

No espaço, entretanto, a radiação chega de praticamente todas as direções e é constituída por uma grande variedade de partículas e núcleos atômicos, que apresentam energias extremamente diferentes.

Essa diversidade dificulta a interpretação dos rastros microscópicos. Como as partículas atingem os cristais em ângulos variados, seus trajetos atravessam o material em diferentes direções. Quando o microscópio registra uma imagem, ele consegue focalizar apenas uma região muito estreita do cristal, correspondente a aproximadamente 1 micrômetro de profundidade.

Entretanto, partes dos rastros localizadas fora desse plano de foco também podem produzir uma emissão luminosa desfocada, que acaba sendo registrada junto com a fluorescência da região observada. Essa luminosidade adicional interfere na intensidade medida, um parâmetro importante para estimar a densidade de ionização provocada pela passagem de cada partícula.

A ionização corresponde ao processo pelo qual uma partícula transfere energia aos átomos de um material, provocando a remoção ou o deslocamento de elétrons. Dependendo da quantidade de energia depositada ao longo do trajeto, diferentes partículas produzem marcas com características distintas. Aquelas que provocam uma ionização intensa tendem a deixar linhas contínuas e bem definidas nos cristais.

Já as partículas que produzem uma ionização menos intensa podem gerar rastros fragmentados, semelhantes a conjuntos de pequenos pontos luminosos separados. Essas diferenças tornam mais difícil estabelecer uma relação direta entre a fluorescência observada e a quantidade de radiação absorvida.

Para superar esses obstáculos, os pesquisadores introduziram diferentes procedimentos de correção e desenvolveram um programa de computador capaz de identificar e remover sinais de fundo indesejados, ou seja, a luminosidade que interfere na medição, mas não corresponde diretamente ao rastro que está sendo analisado.

Com essas melhorias, os resultados obtidos pelos detectores de fluoreto de lítio passaram a apresentar boa concordância com as medições realizadas por tecnologias convencionais já estabelecidas. Ao mesmo tempo, os novos dispositivos revelaram rastros de partículas que os detectores utilizados anteriormente não conseguiam registrar.

De acordo com o professor Pawel Bilski, depois da aplicação das correções e do desenvolvimento do programa de análise, as diferenças entre os resultados dos detectores experimentais e aqueles obtidos por detectores convencionais de rastros não ultrapassaram 15% em toda a faixa de valores de energia depositada na qual os dois métodos permitiam comparação.

Os pesquisadores conseguiram identificar numerosos rastros correspondentes a depósitos de energia inferiores ao limite de detecção dos dispositivos utilizados até então. Isso demonstra que os novos cristais podem revelar eventos de radiação que passariam despercebidos por determinados instrumentos tradicionais.

As medições realizadas durante a Artemis I também permitiram comparar a exposição à radiação nas proximidades da Lua com os resultados de um experimento anterior conduzido na Estação Espacial Internacional. Mais de uma década antes da missão lunar, o experimento MATROSHKA investigou a exposição do corpo humano à radiação espacial utilizando manequins antropomórficos instalados na estação.

Os resultados mostraram que uma parcela importante da radiação registrada naquele ambiente era proveniente de prótons de baixa energia aprisionados nos cinturões de radiação de Van Allen, regiões ao redor da Terra nas quais o campo magnético terrestre mantém partículas eletricamente carregadas confinadas em determinadas trajetórias.

Esses prótons podem penetrar nos tecidos e depositar energia ao longo de diferentes profundidades do corpo. Como sua capacidade de atravessar materiais depende de sua energia, parte das partículas perde energia e é absorvida antes de alcançar regiões mais profundas. Isso produz uma distribuição desigual da dose de radiação no organismo, com determinadas regiões recebendo uma exposição maior do que outras.

Nas proximidades da Lua, entretanto, as condições são consideravelmente diferentes. Os cinturões de Van Allen não se estendem até o ambiente lunar, de modo que os astronautas que viajam para essa região deixam de receber a contribuição significativa dos prótons de baixa energia aprisionados pelo campo magnético terrestre.

Em contrapartida, passam a ficar mais diretamente expostos à radiação cósmica galáctica, constituída principalmente por partículas de alta energia originadas fora do Sistema Solar, incluindo prótons e núcleos de elementos químicos mais pesados.

Essas partículas galácticas possuem energia suficiente para atravessar o corpo humano inteiro, depositando apenas uma parte de sua energia ao longo do percurso. Por essa razão, os detectores instalados nos manequins durante a Artemis I registraram uma distribuição de doses relativamente uniforme entre diferentes profundidades do corpo.

Esse padrão contrastou com a distribuição irregular observada no experimento anterior realizado na Estação Espacial Internacional, onde a contribuição dos prótons de baixa energia dos cinturões de Van Allen produzia diferenças mais acentuadas na exposição entre as regiões corporais.

Os pesquisadores também identificaram um resultado que pode parecer contraditório à primeira vista. Embora os astronautas que viajam para as proximidades da Lua estejam expostos a níveis de radiação superiores aos encontrados na órbita terrestre baixa, a diferença entre os dois ambientes não é necessariamente tão grande quanto se poderia imaginar.

Isso acontece porque os cinturões de Van Allen, apesar de oferecerem uma forma de proteção contra parte da radiação cósmica proveniente do espaço profundo, também contêm partículas aprisionadas que representam uma fonte adicional de exposição para os astronautas em determinadas regiões da órbita terrestre.

Assim, os níveis de radiação na órbita baixa não são determinados exclusivamente pela radiação que chega de fora da Terra. A presença desses prótons de baixa energia pode representar uma parcela considerável da dose total recebida pelos tripulantes.

Nas proximidades da Lua, essa contribuição dos cinturões magnéticos praticamente desaparece. Entretanto, a radiação galáctica continua presente e representa uma fonte importante de exposição. As medições do experimento MARE indicaram que a dose total recebida nas proximidades da Lua é superior àquela registrada na órbita terrestre, principalmente em razão da maior contribuição da radiação cósmica galáctica. Ainda assim, a diferença entre os dois ambientes foi menor do que seria intuitivamente esperado, considerando apenas a ausência dos cinturões de Van Allen.

Os detectores fluorescentes de fluoreto de lítio utilizados na Artemis I foram fabricados pelo método Czochralski, uma técnica de crescimento de cristais na qual um pequeno cristal-semente é colocado em contato com um material fundido e lentamente retirado, enquanto gira, permitindo que uma estrutura cristalina se desenvolva ao seu redor.

Os cientistas do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências desenvolveram a tecnologia desses detectores aproximadamente uma década antes da missão e continuam aprimorando suas propriedades e métodos de utilização.

Uma das características mais vantajosas desses dispositivos é seu tamanho reduzido. Os detectores possuem dimensões da ordem de poucos milímetros, em vez dos vários centímetros encontrados em determinados instrumentos convencionais. Essa característica permite produzir equipamentos compactos, leves e potencialmente confortáveis de utilizar junto ao corpo, tornando-os interessantes para monitorar a exposição individual à radiação durante missões espaciais.

Outra vantagem está na capacidade de produzir imagens mais detalhadas dos rastros das partículas em comparação com determinados detectores plásticos que dependem de corrosão química. A maior resolução facilita a identificação de trajetórias individuais, inclusive em situações nas quais os níveis de radiação são relativamente elevados e diversos rastros podem aparecer próximos uns dos outros. Os cristais conseguem registrar uma ampla variedade de partículas e energias, oferecendo a possibilidade de caracterizar o ambiente radioativo de maneira mais abrangente.

Os pesquisadores também destacam a capacidade desses materiais de detectar nêutrons, especialmente quando os cristais são enriquecidos com o isótopo lítio-6. Diferentemente dos prótons e de outras partículas carregadas, os nêutrons não possuem carga elétrica e, portanto, não produzem ionização diretamente ao atravessar o material.

Entretanto, quando interagem com núcleos de lítio-6, podem desencadear reações nucleares que geram partículas secundárias eletricamente carregadas, como partículas alfa e núcleos de trítio. Essas partículas transferem energia ao cristal e produzem alterações microscópicas que podem ser identificadas pelos pesquisadores, permitindo detectar indiretamente a presença dos nêutrons.

Em conjunto, essas características fazem dos detectores de fluoreto de lítio uma ferramenta promissora para investigar o complexo ambiente de radiação encontrado além da proteção parcial proporcionada pelo campo magnético terrestre.

Os resultados obtidos durante a Artemis I ampliam a compreensão sobre a maneira como a radiação cósmica se distribui nas proximidades da Lua e demonstram o potencial de instrumentos compactos para monitorar a exposição dos astronautas em futuras missões espaciais.

Esse tipo de tecnologia poderá contribuir para avaliações mais precisas dos riscos associados às viagens de longa duração, auxiliando no desenvolvimento de estratégias de proteção e no planejamento de futuras explorações lunares e, eventualmente, de missões tripuladas a Marte.

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