Segnalo questo studio in corso alla facoltà di fisica sperimentale di Trento: http://www.media.inaf.it/2014/02/01/uno-scudo-magnetico-per-gli-astronauti/
L’idea sembra buona, ma non si parla del consumo energetico.
Nei prossimi 3 anni? consentimi di essere un pelino scettico…
Cmq l’idea non è niente di nuovo, di protezione attiva se ne parla da anni. Il punto è che utilizzando super conduttori il consumo energetico potrebbe in effetti essere piuttosto ridotto, e questa credo che sarebbe la “novità”. Il problema è quanto si spende (energeticamente parlando) per tenere i super conduttori alle basse temperature di cui hanno bisogno.
Per la cronaca, Astrium ha sviluppato un esperimento per studiare il comportamento dei superconduttori quando si muovono ad altissima velocità (quella orbitale) nel campo magnetico terrestre. L’esperimento sarà su Columbus nei prossimi mesi. In effetti si potrebbe usare il campo magnetico terrestre e la velocità orbitale per indurre la corrente iniziale nel circuito, la quale poi potrebbe rimanere inalterata per tutto il tragitto grazie alla resistenza nulla dei superconduttori
Si, anche a me tre anni pare un tempo irrealistico. Mi sa che si sono scordati uno zero, oppure a Trento sono più avanti di quanto si possa immaginare.
Forse è una domanda stupida a cui dovrei saper rispondere, però secondo voi un campo magnetico di circa 0.15 T non può dar fastidio ai sistemi di bordo ed agli astronauti un campo magnetico così intenso?
Sicuramente sì, se il campo magnetico è anche dentro lo spacecraft. Ma credo si possa costruire i solenoidi con una forma tale per cui il campo magnetico sia molto intenso dove serve e molto basso dove dà fastidio… e ovviamente bisognerebbe lasciare qualche “buco” nel campo magnetico per permettere ai segnali di andare e tornare da e verso il centro di controllo a terra 
Solo per sviluppare una geometria adeguata altro che tre anni! Altrimenti invece di friggere gli astronauti con una radiazione ionizzante li si friggono con una non ionizzante ma il risultato non cambia 
I campi magnetici costanti non friggono nessuno… il problema è per gli organi in movimento (rotori di pompe , ventilatori e simili) che si trovano a lavorare con correnti indotte. Ma sapendolo prima uno si adegua a livello di progettazione. L’altro “side effect” è che qualunque oggetto anche solo leggermente magnetico o diamagnetico vola via, alla faccia della gravità zero. Probabilmente anche il corpo umano, con una accelerazione di (grosso modo) 0,01 g.
Si ma non solo le parti rotanti si muovono, anche gli astronauti lo fanno… sappiamo quali sono gli effetti sul corpo umano di un campo magnetico di quella portata quando ci si muove alla velocità di pochi m/s?
Non dovrebbe essere troppo rilevante, in quanto la resistività del corpo umano è alta rispetto al metallo. Ti “becchi” campi superiori di 10-20 volte (qualche T) quando fai una risonanza magnetica, e fino a 10T per la risonanza magnetica funzionale. E anche se tu stai fermo il sangue si muove.
Pare che gli effetti fisiologici inizino proprio attorno a 0,15 T, ma ne so pochissimo. Date un’occhiata a questo documento sulle linee guida dell’ICNIRP in merito all’esposizione ai campi magnetici statici: http://www.icnirp.de/documents/FactSheetStaticFieldsItalian.pdf
Per motivi di lavoro ho costruito un sistema che genera campi fino a, guarda caso, 0,15 T all’interno di una bobina (anelli di Helmholz). Vi assicuro che è un campo violento, strappa via un cacciavite dalle mani
Molto interessante, grazie per il link!
Il documento conferma un po’ quello che pensavo (quando dice nausea e vertigini quando si muovono gli occhi o la testa), solo che non avevo idea di quali valori di campo cominciassero a causare effetti sensibili.
Per quanto riguarda la risonanza magnetica ho sempre pensato che, come per le radiografie, la “protezione” sul paziente fosse il fatto che dura poco. E infatti i dottori e i tecnici, anche per la risonanza magnetica, controllano il tutto da un’altra stanza separata da qualche bel centimetro di piombo.
Ripensando invece agli effetti sugli astronauti, in effetti riflettendoci un po’ più a fondo mi è venuto in mente questo: il campo magnetico terrestre vicino alla superficie è nell’ordine dei 50 microT, e gli astronauti sulla ISS si muovono all’interno di esso con una velocità di circa 28mila km/h.
Se non ricordo male la forza di Lorentz su una carica si ottiene moltiplicando il campo magnetico per la velocità (prodotto vettoriale, assumiamo spostamento in perpendicolare al campo per semplcità): se moltiplico 50x10^-6 per 28x10^3 ottengo 1.4, che corrisponde a un campo di 0.15 T e una velocità di circa 9 km/h, ovvero il campo magnetico di cui stiamo parlando e velocità nell’ordine di grandezza di quella di un astronauta che si muove all’interno della nave spaziale…
Sì, l’ordine di grandezza dovrebbe essere quello, ma su una carica. Qui penso predominino altri effetti.
Comunque ho un’idea… stasera se sono ancora sveglio provo a buttare giù un disegnino per spiegarmi.
Sí certo, ma comunque come dicevi tu l’effetto è legato alla variazione del campo magnetico, quindi in qualche modo legato al prodotto tra un campo magnetico costante e la velocità con cui lo si attraversa. Quello che volevo dire (per rispondere a Ritberger) è appunto che gli astronauti sulla ISS ora come ora subiscono per via del campo magnetico terrestre gli stessi effetti che subirebbe un astronauta in viaggio verso Marte con un campo magnetico di 0.15 T a schermarlo dalle radiazioni… e quindi no, niente frittura di astronauta 
Grazie per le vostre risposte.
I miei dubbi per quanto riguarda l’uomo erano appunto i possibili effetti fisiologici di un induzione magnetica di 3 ordini di grandezza superiore a quella a cui siamo abituati normalmente. Secondo l’articolo dovremmo essere ancora nei limiti del tollerabile.(purtroppo io sono davvero un ignorante in campo fisiologico, e non solo).
Per le correnti parassite quindi basterebbero le solite accortezze tradizionali per ridurle?
Forse il nodo rimarrebbe per una corretta geometria per garantire le comunicazioni, però mi sembra la cosa più facile da risolvere.
Mi intrometto per una considerazione.
Nel progetto NAUTILUS di un paio di anni fa si parlava di una schermatura di un vascello interplanetario con una barriera composta dalle riserve d’acqua di bordo, stoccate sulla nave in quantità superiori allo stretto necessario.
Forse si potrebbe anche considerare i costi/benefici fra il montaggio dello scudo magnetico, la maggiore schermatura delle apparecchiature e il maggior consumo energetico rispetto al dispendio di carburante che comporterebbe un aumento del peso per portarsi più acqua con sé…
L’energia serve solo per farlo partire e può essere fornita a terra prima del lancio. Una volta attivato il sistema l’energia che serve è solo quella necessaria a mantenere freddo il superconduttore. Solo che i superconduttori sono massivi e impratici nello spazio: un sistema come questo non peserebbe meno di 15 tonnellate con le tecnologie attuali.
La mini magnetosfera artificiale della Washington University di Seatle, invece è giià pronta, è grande quanto un cocomero e pesa una trentina di kg, può essere alimentata dai pannelli solari di bordo e necessita solo di essere lanciata e collaudata.
http://earthweb.ess.washington.edu/space/M2P2/rad.shielding.pdf
La schermatura ad acqua va benissimo per i raggi cosmici di origine solare, ma per schermare quelli galattici ci vogliono almeno almeno 3-4 tonnellete/m2 di superficie da schermare (fonte Le Scienze quando ho un attimo di tempo vi trovo gli estremi dell’articolo).
Il gruppo di Trento però sta lavorando ad un sistema che lavorerà a temperature “intermedie” rispetto ai classici superconduttori. Questo potrebbe contribuire a ridurre la massa del sistema?
Temperature intermedie per i superconduttori in genere significa 80k invece di 10k… ma comunque sono piuttosto basse 
Si, lo sospettavo. Non a caso il termine intermedio è virgolettato. Chissà se questi 70 gradi in meno da raggiungere porteranno anche ad un risparmio di peso, perché se veramente parliamo di 15 tonnellate la vedo dura tramutare la cosa in una effettiva utilizzazione.
I superconduttori di tipo II ( http://en.wikipedia.org/wiki/High-temperature_superconductivity ) funzionano a temperatura un po’ più alta (alcuni arrivano anche a 100°K) e possono essere raffreddati con l’azoto liquido anziché con l’elio, ma tieni presente che:
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per deflettere efficacemente raggi cosmici di origine galattica (protoni da 2 GeV) a distanza corta ci vuole un campo di circa 20 Tesla, almeno 4 volte più intneso di quello dei comuni apparati per risonanza magnetica (pensa a quento è massiva un RMN).
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Per sopportare un campo di 20 T una spira deve avere necessariamente una notevole resistenza meccanica, altrimenti si spacca per effetto della forza di Lorentz.
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se per caso il sistema di raffreddamento va in avaria, la superconduzione si interrompe e l’energia accumulata nel campo magnetico fa espodere la spira come una bomba (come è successo col Large Hadron Collider) sventrando l’habitat e uccidendo gli astronauti.
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Gli astronauti sarebbero esposti per mesi ad un campo magnetico di 20 Tesla: non si conoscono gli effetti che potrebbe avere sulla salute.
L’apparato americano, invece, utilizza una bolla di plasma rarefatto che si espande per chilometri e questo consente di avere campi magnetici assai meno intensi, che possono essere generati in modo pulsante con una spira di appena 20 cm di diametro, alimentata da 2-3 KW in corrente continua facilmente ottenibili con un pannello solare.