Las ondas de radio, ultravioletas, infrarrojas, rayos X y rayos cósmicos

Enunciado: Si en el espacio interplanetario hay gran cantidad de rayos cósmicos, ¿cómo hicieron los astronautas de las misiones Apolo para llegar a la Luna y no ser afectados por esta radiación?

Se trata de una pregunta abierta de razonamiento científico. Para responderla hay que combinar dos ideas de la página: los rayos cósmicos son muy penetrantes y energéticos, pero el daño depende de la dosis (intensidad \times tiempo de exposición) y de los escudos intermedios.

1. Identificar el riesgo real. Los rayos cósmicos galácticos son un flujo continuo de partículas de alta energía; son muy penetrantes (atravesarían placas de plomo de 6 \, \text{m}), pero su intensidad en las cercanías de la Tierra es baja.

2. Analizar el factor tiempo. La misión Apolo duró pocos días (por ejemplo, Apolo 11: unos 8 días). Una exposición breve acumula una dosis pequeña: D = \dot{D} \cdot t con \dot{D} la dosis equivalente por unidad de tiempo y t el tiempo de misión. Al ser t pequeño, D se mantiene dentro de límites aceptables.

3. Considerar la protección estructural. El casco de aluminio de la nave y los propios cuerpos de los astronautas actúan como blindaje parcial: la pared metálica, el combustible, los equipos y el agua almacenada atenúan gran parte de las partículas cargadas.

4. Ruta y cinturones de Van Allen. Los cinturones de radiación de Van Allen son zonas donde se concentran partículas atrapadas por el campo magnético terrestre. La trayectoria se planificó para cruzarlos por zonas de menor intensidad y en el menor tiempo posible, dentro del módulo de mando, que además estaba equipado con un "refugio" (área con mayor blindaje) donde la tripulación se situaba en caso de una lluvia de partículas solares.

5. Protección adicional y control. Los vehículos llevaban dosímetros para medir la radiación recibida, y la misión pudo abortarse o acortarse ante una tormenta solar. Además, los trajes espaciales y las ventanas tenían recubrimientos que retenían parte de la radiación.

Respuesta orientativa: Los astronautas de Apolo no quedaron libres de radiación, sino que recibieron una dosis baja y controlada: la misión fue muy breve, la nave y su casco metálico atenuaron las partículas, la trayectoria evitó o atravesó velozmente los cinturones de Van Allen, existía un refugio blindado interno y se monitoreó la radiación con dosímetros.

Enunciado: Comparar las radiaciones de la página según su longitud de onda y su frecuencia, y explicar por qué las ultravioletas dañan la piel mientras que las ondas de radio no.

1. Relación general entre longitud de onda (\lambda), frecuencia (f) y velocidad de la luz (c): c = \lambda \cdot f \quad \Rightarrow \quad f = \frac{c}{\lambda}
2. Como c es constante, al disminuir la longitud de onda aumenta la frecuencia.
3. Las ondas hertzianas tienen \lambda entre 0{,}03 \, \text{cm} y 3\,000 \, \text{m}: longitudes muy grandes, frecuencias bajas y baja energía.
4. Las ultravioletas tienen \lambda entre 0{,}4 y 0{,}1 micras: son mucho más cortas, por lo que su frecuencia es mucho mayor.
5. La energía de cada fotón es proporcional a la frecuencia: E = h \cdot f. Por eso la radiación ultravioleta aporta energía suficiente para romper enlaces químicos de las células de la piel (quemaduras, daño al ADN), mientras que las ondas de radio apenas calientan el tejido.