Einleitung
Auf Raumflügen zur Mond- und Mars-Expeditionen sind Besatzungen auch im geschirmten Raumschiff einer erhöhten Strahlenbelastung ausgesetzt, insbesondere bei Sonnenstürmen. Eine Studie unter der Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat dies gezeigt.
Sonnenstürme und Strahlenschutz
Die Sonne sendet permanent einen Strom geladener Teilchen, der Sonnenwind, der auf der Erde durch das Magnetfeld geschützt ist. Im Weltraum steigt die Strahlenbelastung, wenn ein Raumschiff das Erdmagnetfeld verlässt. Die größte Gefahr stellen dabei solare Teilchenereignisse dar, die Menschen an Bord einer hohen Strahlung aussetzen können.
Die Artemis-1-Mission
Für die Artemis-1-Mission entwickelten das DLR und Partner, die Raumfahrtbehörden Israels und der USA sowie das israelische Unternehmen Stemrad und der US-Konzern Lockheed Martin, das Matroshka AstroRad Radiation Experiment (MARE). Ziel war es, die Strahlenbelastung zu erfassen, die ein Mensch auf einem Flug ins All ausgesetzt ist. Dazu flogen in der unbemannten Mission Ende 2022 zwei Phantome mit, die mit Strahlensensoren gespickt waren.
Die Phantome
Die Phantome, die das US-Unternehmen CIRS gebaut hat, sind Nachbildungen des weiblichen Körpers, weil Frauen statistisch ein höheres strahlungsinduziertes Krebsrisiko haben. Sie umfassten Kopf und Torso und bestanden aus Kunststoff mit verschiedenen Dichten, um verschiedene Körpergewebe, Haut, Knochen, Organe, zu simulieren. Aufgebaut waren sie in 38 Scheiben. Jedes Phantom enthielt mehrere tausend aktive und passive Strahlungsmessgeräte, um die Strahlung zu erfassen, denen sie während der 25,5 Tage im All ausgesetzt waren.
Die Schutzweste
Nur eine der beiden Phantome trug dabei eine von Stemrad gefertigte Schutzweste mit der Bezeichnung Astrorad, die sie vor der Strahlung schützen sollte. Nach der Rückkehr der Phantome bekam das Forschungsteam einen Überblick über die der Strahlungssituation zwischen Erde und Mond in einem stark abgeschirmten Raumschiff. Daraus erstellte es ein detailliertes dreidimensionales Bild der Strahlenbelastung in unterschiedlichen Organen und Geweben. Der Vergleich der beiden Phantome erlaubte es, die Wirkung der Weste zu bewerten.
Ergebnisse der Studie
Für die Auswertung der Daten, die das Team in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht hat, wurden zudem noch Werte extrapoliert, wie sie bei extremen Sonnenereignissen auftreten. Diese finden entsprechend der Sonnenfleckenzyklen regelmäßig statt. Die Strahlenbelastung steigt dann so stark, dass sie auch bei Raumfahrern in ihrem abgeschirmten Raumfahrzeug die Strahlenkrankheit auslösen kann. Die Astrorad-Weste konnte bei starken Sonnenstürmen die effektive Strahlendosis eines Menschen im Weltraum um rund 60 Prozent reduzieren.
Zusammenfassung
Die Studie unter der Leitung des DLR zeigt, dass eine Schutzweste den Strahlenschutz bei Sonnenstürmen verbessert. Diese Ergebnisse sind entscheidend für künftige Missionen zum Mond oder auch weiter zum Mars, um zu verstehen, welche Schutzkonzepte unter realistischen Missionsbedingungen wirken und zugleich praktikabel sind.
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