Cristais minúsculos registraram a radiação em volta da Lua na missão Artemis I

Durante a missão Artemis I, sem tripulação, a cápsula Orion orbitou a Lua no fim de novembro e no início de dezembro de 2022 levando mais de 10 mil pequenos cristais dentro de dois manequins que simulam o corpo humano. Agora, pesquisadores poloneses mostram que alguns desses cristais, detectores experimentais de fluoreto de lítio (LiF), conseguem registrar a radiação cósmica no espaço, com resultados que concordam com os de detectores convencionais.

O trabalho é do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências (IFJ PAN), em Cracóvia, e saiu na revista Radiation Measurements (2026), com o título, em tradução livre, "Aplicação de detectores fluorescentes de traços nucleares de LiF para medir a radiação cósmica na órbita lunar no experimento MARE". Entre os autores está Pawel Bilski, do IFJ PAN.

O experimento MARE

O experimento se chama MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment). Dentro de dois manequins foram colocados mais de 10 mil cristais pequenos, incluindo algumas dezenas de detectores fluorescentes de fluoreto de lítio, parte deles enriquecida com lítio-7. O IFJ PAN também forneceu cerca de 600 detectores termoluminescentes.

Como funcionam os cristais

Os detectores são passivos, como um filme fotográfico: partículas ionizantes criam "centros de cor" no cristal. No laboratório, luz azul excita esses centros, que emitem fluorescência vermelha, e os traços são vistos em um microscópio de fluorescência comum. Diferente dos detectores de traços de plástico, não precisam de ataque químico. Os cristais, de milímetros, são feitos pelo método Czochralski e foram desenvolvidos no IFJ PAN há cerca de dez anos. Têm melhor resolução de traços, detectam muitos tipos e energias de partículas e, quando enriquecidos com lítio-6, também registram doses de nêutrons.

O que encontraram

Na faixa de energia em que os dois métodos se sobrepõem, os resultados dos cristais de LiF diferiram dos detectores de traços convencionais em no máximo 15%, e eles também registraram traços de deposição de energia abaixo do limite de detecção dos detectores anteriores. Perto da Lua, a dose nos manequins foi essencialmente uniforme, com a radiação atravessando o corpo e depositando só parte da energia. Na Estação Espacial Internacional, em um experimento de mais de uma década antes (MATROSHKA), prótons de baixa energia presos nos cinturões de Van Allen deixaram a dose desigual; esses cinturões não existem perto da Lua.

As doses totais perto da Lua são maiores que na órbita da Terra por causa da radiação galáctica, mas, segundo Bilski, "a diferença não é tão grande quanto se poderia esperar intuitivamente" (tradução livre).

Para entender o contexto

A Artemis I foi o primeiro voo de teste do programa Artemis, da NASA, que busca levar pessoas de volta à superfície da Lua. A missão, sem tripulação, decolou em novembro de 2022 e terminou em dezembro do mesmo ano, com a cápsula Orion testando sistemas e o escudo térmico na volta à Terra. Os manequins instrumentados a bordo serviram para estimar o que uma tripulação receberia de radiação numa viagem assim.

Medir essa radiação importa porque, fora da proteção do campo magnético da Terra, o corpo humano fica mais exposto a partículas de alta energia vindas do espaço profundo e do Sol. É um dos limites mais discutidos para missões longas, e qualquer método novo e barato de medir doses ajuda a planejar a proteção das próximas tripulações.

Termos úteis

• Radiação cósmica galáctica: Partículas de alta energia que chegam de fora do Sistema Solar, em todas as direções, e são difíceis de bloquear.
• Cinturões de Van Allen: Regiões em volta da Terra onde partículas carregadas ficam presas pelo campo magnético. Não existem em volta da Lua.
• Detector passivo: Dispositivo que guarda o registro da radiação sem precisar de energia elétrica, para ser lido depois no laboratório.

As ressalvas

As estimativas são descritas como preliminares, e a análise quantitativa exigiu novos métodos de calibração e programas para remover o ruído de fundo. A concordância de 15% vale só para a faixa de energia que os métodos têm em comum. A divulgação não traz valores absolutos de dose nem a diferença percentual entre a Lua e a órbita da Terra, e não discute proteção de tripulações.