Um astronauta na Estação Espacial recebe, num dia normal, mais ou menos a radiação de meia tomografia de tórax. A NASA fixa o limite de uma carreira inteira em 600 milisieverts, e numa viagem de ida e volta a Marte a dose passa disso — motivo pelo qual, em radiação, Marte ainda é um problema aberto. Este artigo explica de onde vêm esses números, o que significa a unidade e por que o Brasil aparece no meio da história.
Antes dos números, uma advertência de vocabulário: existem duas unidades de radiação, e elas não medem a mesma coisa. É o erro mais comum do assunto, e é por onde vamos começar.
Gray e sievert: as duas unidades, e por que existem duas
O gray (símbolo Gy) mede energia depositada no corpo: quantos joules de radiação ficaram em cada quilo de tecido. É uma conta de física, sem opinião.
O sievert (símbolo Sv) mede estrago biológico. Ele parte do gray e multiplica por um fator que depende do tipo de partícula, porque nem toda radiação machuca igual. Um raio X atravessa a célula deixando um rastro fino de energia; um núcleo de ferro vindo de uma supernova deixa um rastro grosso, que rompe as duas fitas do DNA de uma vez — muito mais difícil de consertar. Mesma energia, estrago diferente.
A analogia do dia a dia: gray é quanta água caiu no seu quintal; sievert é quanto estrago a chuva fez. Cem litros caindo devagar a noite inteira e cem litros caindo em cinco minutos são a mesma água e não são o mesmo problema.
Por isso, quando a NASA publica que a superfície de Marte recebe cerca de 210 microgray por dia, medidos pelo detector do Curiosity nos primeiros dez meses lá, esse número não pode ser comparado direto com os milisieverts deste artigo: para virar sievert ele precisa do fator de qualidade da mistura de partículas de lá, que é ele próprio objeto de estudo.
Daqui para a frente, tudo está em milisievert (mSv), que é um milésimo de sievert.
O ponto de partida: quanto você recebe aqui embaixo
Para o número do espaço significar alguma coisa, precisamos de uma régua terrestre. A NASA usa a tabela abaixo como referência no grupo que cuida da radiação dos astronautas, em Houston.
| Situação | Dose | Em radiografias de tórax |
|---|---|---|
| 1 radiografia de tórax | ~0,1 mSv | 1 |
| Fundo natural em Houston, por ano | 1 mSv | 10 |
| Tripulação de avião, por ano | 2 mSv | 20 |
| 1 tomografia de tórax | 7 mSv | 70 |
| Limite anual de quem trabalha com radiação na Terra | 50 mSv | 500 |
A régua das radiografias vem da própria NASA, que publica que 1 mSv equivale a cerca de 10 radiografias de tórax.
Um aviso sobre a primeira linha: o "1 mSv por ano" é o fundo medido em Houston. A dose natural de cada pessoa varia com o lugar, a altitude e o gás radônio do solo, e em muitos lugares é maior. A tabela é ordem de grandeza, não a sua dose pessoal.
Na Estação Espacial: meia tomografia por dia
A 400 km de altura, o astronauta ainda está dentro do campo magnético da Terra, que desvia a maior parte das partículas vindas do Sol e da galáxia. Mesmo assim, a NASA registra doses de missão numa faixa larga, de 50 a 2.000 mSv, conforme o destino e o tempo.
Alguns valores históricos da agência dão a escala. Numa missão típica do ônibus espacial, de uma a duas semanas, a dose média na pele ficava em 4,3 mSv; na Apollo 14, que foi até a Lua, a maior dose na pele foi 14 mSv; e na Skylab 4, que ficou 84 dias em órbita nos anos 1970, chegou a 178 mSv — quase um terço do limite de carreira de hoje, numa missão só. (São doses na pele, não no corpo inteiro, e por isso ficaram fora da tabela acima.)
Como se mede isso lá em cima
Não é estimativa: é medição, com aparelhos que cabem na mão. Cada tripulante carrega dosímetros pessoais, do tamanho de uma caixa de fósforos, que registram a dose acumulada, e pelos módulos ficam detectores fixos — que mostram que a dose não é igual em toda a estação: perto da parede externa se recebe mais do que no meio, atrás de todo o equipamento.
Há também aparelhos especializados, como os detectores de bolhas da foto acima: tubos com um gel em que cada nêutron que passa forma uma bolhinha permanente. No fim do período, um técnico literalmente conta as bolhas.
O Brasil no meio da história
Aqui entra um detalhe que interessa a quem lê daqui. A dose de partículas presas que a Estação recebe não vem espalhada pela órbita inteira: vem concentrada nas passagens sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul, a região sobre o sul do Brasil, o Paraguai e o Atlântico onde o campo magnético da Terra é mais fraco e essas partículas descem mais perto da superfície.
A NASA cita a Anomalia, ao lado dos cinturões de Van Allen, como a fonte de partículas presas que preocupa em órbita baixa. O efeito prático é conhecido: a Estação evita programar caminhadas espaciais nas passagens sobre a região. O mesmo campo fraco que estraga a vida dos satélites sobre nós está contado em Tempestade solar pode derrubar a internet e a energia? e em Aurora boreal: o que é, por que acontece e se aparece no Brasil.
Ir a Marte: o número que estoura o limite
Fora do campo magnético da Terra, a conta muda de patamar, e existe uma medição direta dela.
Quando o jipe-robô Curiosity viajou para Marte, entre 2011 e 2012, ele levava dentro da nave um detector chamado RAD, montado num compartimento parecido com o de uma nave tripulada. Ele mediu, durante os 253 dias de viagem, uma média de 1,8 mSv por dia de raios cósmicos galácticos — só cerca de 3% da dose veio de partículas do Sol. O resultado foi publicado na revista Science em 31 de maio de 2013, por uma equipe liderada por Cary Zeitlin, do Southwest Research Institute.
A frase que o próprio Zeitlin usou para traduzir esse número é a melhor comparação que existe sobre o assunto: era como fazer uma tomografia de corpo inteiro a cada cinco ou seis dias, sem parar, a viagem inteira.
Multiplicando: 1,8 mSv por dia durante os 253 dias de ida dá cerca de 455 mSv — já perto do limite de carreira, só na ida. Uma ida e volta de aproximadamente 360 dias de voo daria em torno de 650 mSv (esta conta é nossa, a partir do valor publicado). Somando a estadia na superfície, a estimativa para uma missão completa chega perto de 1 sievert, que é o número que já usamos em Quanto tempo leva para chegar a Marte e em O plano da SpaceX pra colonizar Marte é possível?.
Vale notar que os documentos de engenharia da NASA trabalham com 1,5 mSv por dia em trânsito, abaixo do 1,8 medido pelo RAD. Não é contradição: a dose depende de onde o ciclo solar está (com o Sol mais ativo, parte dos raios cósmicos é empurrada para fora do Sistema Solar e a dose cai). Um número é medição de uma viagem; o outro é referência de projeto.
O limite da NASA, e por que ele mudou
| O que a norma limita | Valor |
|---|---|
| Dose efetiva na carreira inteira | menos de 600 mSv |
| Dose de um único evento solar | 250 mSv |
| Dose vinda de fontes nucleares a bordo | 20 mSv por ano de missão |
Esses três números estão na NASA-STD-3001, a norma de saúde e segurança de voo espacial da agência. O primeiro é o que costuma surpreender: 600 mSv é o teto da vida profissional inteira, o equivalente a umas 6.000 radiografias de tórax. Uma ida e volta a Marte, sozinha, passa disso.
Esse teto é recente e trouxe uma mudança de filosofia: ele é igual para todas as idades e para os dois sexos. Antes, a NASA definia o limite pelo risco, não pela dose — o critério era não aumentar em mais de 3% o risco de morte por câncer ao longo da vida, o que dava um teto diferente para cada pessoa. Os dois critérios aparecem em documentos da agência e não se contradizem: um é a régua antiga, individual; o outro é a nova, igual para todos.
Para dar tamanho ao risco, a referência da NASA é que 1 Sv acumulado está associado a um aumento de cerca de 5% na chance de um câncer fatal. Não é sentença: é uma elevação de alguns pontos percentuais sobre um risco que já existe para todo mundo.
Por que não basta forrar a nave de chumbo
A saída óbvia seria blindar. E ela funciona pela metade — literalmente.
Contra partículas do Sol, que são prótons de energia baixa ou média, a blindagem resolve: alumínio e polietileno cortam a dose pela metade, em média. Por isso a norma exige um abrigo a bordo, e a NASA já mediu o efeito: num estudo de cápsula, a dose de cada tripulante caía de 210–259 mSv para 65–83 mSv só reorganizando a carga e usando sacos de água como parede durante o evento. Água é excelente blindagem, e a nave já leva água.
Contra os raios cósmicos galácticos, não funciona: a redução média é de apenas 7%, e há um efeito perverso. Essas partículas são tão energéticas que, ao bater na blindagem, espatifam o núcleo dos átomos dela e produzem um chuveiro de partículas secundárias do outro lado — em certos casos, mais parede significa mais radiação, não menos. O mesmo problema aparece, multiplicado por mil, em O cinturão de radiação de Júpiter, o lugar mais hostil.
Como blindar não resolve, as ideias sérias atacam o tempo: ir mais rápido é receber menos. A própria norma da NASA faz essa conta ao avaliar propulsão nuclear — se um motor nuclear economiza 90 dias de viagem, evitam-se cerca de 135 mSv de raios cósmicos, e o que importa é comparar isso com a dose que o próprio reator entrega.
