Artemis II e a física da radiação: o que o CBPF tem a dizer

A missão Artemis II marca o retorno de astronautas à órbita da Lua após mais de 50 anos. No entanto, um dos maiores desafios não está na nave, mas no ambiente: a radiação espacial. Partículas vindas do Sol e de fora do sistema solar podem atravessar o corpo humano, afetar o DNA e comprometer funções essenciais, como memória, coordenação e tomada de decisão.

A NASA vem utilizando modelos de Inteligência Artificial (IA) e aprendizado de máquina, além de um modelo físico-matemático tradicional, para monitorar o comportamento do Sol em tempo real. A partir de imagens e dados históricos, esses modelos preveem tempestades solares com até 24 horas de antecedência, permitindo reorganizar a nave, reforçar áreas de proteção e reduzir a exposição à radiação mesmo em pleno espaço profundo.

Nesse contexto, a Artemis II testa também a capacidade de transformar dados em decisões rápidas, precisas e seguras — algo essencial para o futuro da exploração espacial.

Astronauta Christina Koch olhando para a Terra - Crédito: NASA

O CBPF e a física dos raios cósmicos

Fundado em 1949 por Cesar Lattes — o físico brasileiro que descobriu o méson pi a partir de medições de raios cósmicos —, o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) carrega no próprio DNA a ciência das partículas que viajam pelo espaço. As mesmas partículas energéticas que representam risco para os astronautas da Artemis II são objeto de décadas de pesquisa no instituto.

Atualmente, um grupo de pesquisadores da área de altas energias e astropartículas do CBPF integra colaborações internacionais como o CTA (Cherenkov Telescope Array) e o SWGO (Southern Wide-Field Gamma-ray Observatory) – este último conta com o protagonismo do centro, uma das lideranças no desenvolvimento dessa próxima geração de observatório, a ser instalado em Pampa La Bola, no Deserto do Atacama, Chile.

Essas iniciativas estudam raios gama e raios cósmicos ultraenergéticos, os mesmos fenômenos que tornam o espaço profundo um ambiente hostil à biologia humana.

O CBPF também desenvolve tecnologia de detecção de partículas e radiações, principalmente em seus laboratórios de Radiação para Física de Partículas de Altas Energias e de Sistemas de Detecção, que pode ser aplicada tanto em física fundamental como em imagens médicas.

O pesquisador Alberto Reis, do CBPF, explica como funciona a detecção dessa radiação e os desafios que ela impõe. Segundo ele, a radiação cósmica de energias mais baixas pode ser captada diretamente por satélites, como o FERMI-LAT (Telescópio Espacial Fermi de Raios Gama), mas as de energia mais alta, bem mais raras, só podem ser detectadas indiretamente: absorvidas no topo da atmosfera, transformam-se em milhares de partículas secundárias, que então são registradas pelos observatórios terrestres, permitindo inferir a trajetória, a energia e a composição da radiação original.

Os princípios físicos usados nesses observatórios — como a radiação Cherenkov, base do CTA e do SWGO — dependem da interação das partículas com um meio físico denso, seja a atmosfera ou os tanques de água ultrapura do SWGO, o que os torna inviáveis para uso em naves espaciais. “Não sei como o monitoramento nas naves é feito, mas imagino que seja com pequenos detectores a gás, que utilizam a ionização como princípio de funcionamento”.

O pesquisador também alerta para o chamado vento solar, especialmente durante erupções e tempestades solares: partículas ionizantes de baixa energia, mas altíssima intensidade, capazes de representar risco fatal a astronautas fora da nave:

“Elas podem literalmente fritar um astronauta fora da nave. É um enorme problema para a exploração espacial. Em Marte, mesmo com sua atmosfera rarefeita, a combinação de radiação cósmica e vento solar limita severamente o tempo de exposição fora de abrigos. Na Lua, sem nenhum escudo atmosférico, essa combinação é letal. Ao contrário do vento solar que tem o Sol como única fonte, a radiação cósmica é isotrópica: vem de todas as direções com igual intensidade”.

Por isso, o conhecimento produzido em observatórios como o CTA e o SWGO sobre o fluxo, a distribuição de energia e a composição dessa radiação é fundamental para desenvolver mecanismos de proteção eficazes para os astronautas.

Assim, enquanto a NASA equipa a Artemis II com inteligência artificial para prever tempestades solares, pesquisadores brasileiros no CBPF acumulam décadas de conhecimento sobre como essas partículas se propagam, interagem com a matéria e podem ser detectadas. É ciência fundamental que se apresenta como uma das bases da tecnologia de exploração espacial.

A astronauta Christina Koch dentro da espaçonave Orion, no terceiro dia da missão Artemis II - Crédito: NASA

A Artemis II não é apenas um feito da NASA ou das agências espaciais internacionais. É também o momento em que décadas de pesquisa em física de partículas — incluindo a produzida aqui no Brasil — encontram sua aplicação mais literal: proteger vidas humanas no ambiente do espaço profundo.