Artemis: Mond-Flug und Strahlenschutz an Bord der Orion
Die NASA hat einen wichtigen Meilenstein im Rahmen des Artemis-Programms erreicht. Die Raumfahrtagentur hat erfolgreich den ersten unbemannten Testflug der Orion-Raumkapsel durchgeführt, die in Zukunft Menschen zum Mond bringen soll. Der Flug war nicht nur ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Wiedereroberung des Mondes, sondern auch ein wichtiger Test für den Strahlenschutz an Bord der Orion. Die NASA-Mitarbeiter haben während des Fluges die Auswirkungen der kosmischen Strahlung auf die Elektronik und die Astronauten untersucht, um sicherzustellen, dass die Besatzung bei zukünftigen Missionen bestmöglich geschützt ist.
Artemis-Mission: Blaue Puppen messen Strahlenschutz im Weltraum
Sie sind nur 95 Zentimeter groß, etwa 36 Kilogramm schwer und blau. Zudem sind sie menschlichen Oberkörpern nachgebildet und bestehen aus 39 Scheiben samt „Organen“ und „Knochen“ aus Kunststoff. Gemeint sind Helga und Zohar. Und beide haben eine lange Reise hinter sich.
Sie waren im November und Dezember 2022 an Bord der Orion-Kapsel, die bei der Artemis-I-Mission den Mond ansteuerte und sich schließlich mehr als 432.000 Kilometer von der Erde entfernt hatte. Und im Zuge dieser Mission haben die beiden Puppen bei einem Experiment, das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geleitet wird, die Strahlenbelastung gemessen.
Die Strahlenbelastung im Weltraum
Während wir auf der Erde durch unser Magnetfeld vor dem Sonnenwind und der kosmischen Strahlung geschützt sind, sieht es im Weltraum anders aus. Dort können hohe Werte erreicht werden. Und um die zu messen, wurden mehr als 12.000 passive Strahlungsdetektoren über die beiden Messkörper verteilt.
Der Sonnenwind ist ein Strom geladener Teilchen (vor allem Protonen, Elektronen, Helium-Kerne), der von der Sonne ausgestoßen wird. Er trifft in der Regel mit 300 bis 500 Kilometern pro Sekunde die Erde. Die Intensität ist wechselhaft. Und die Geschwindigkeit der Teilchen kann bei heftigen Ausstößen mehr als 1.000 Kilometer pro Sekunde erreichen.
Kosmische Strahlung Darunter versteht man vor allem elektrisch geladene Teilchen und Atomkerne mit hoher Energie, die zum Teil von der Sonne, aber auch von fernen Sternen und Galaxien stammen.
Van-Allen-Gürtel Dort werden elektrisch geladene Teilchen vor allem des Sonnenwindes vom irdischen Magnetfeld quasi wie in einem Gürtel gefangen. Tatsächlich gibt es zwei solcher Zonen um die Erde: Der innere Gürtel erstreckt sich zwischen 1.000 und 5.000 Kilometern über der Oberfläche. Der äußere Gürtel liegt in einer Höhe zwischen 15.000 und 25.000 Kilometern.
Ergebnisse der Mission
Im März 2023 kamen die beiden Puppen nach ihrem Mond-Flug in Köln an und es begann die Auswertung der Daten. Und nun liegen die ersten Ergebnisse des Wissenschaftler-Teams des DLR, der Europäischen Weltraumorganisation Esa und der US-Raumfahrtbehörde Nasa vor.
Die erste wenig überraschende Erkenntnis ist, dass die Strahlenbelastung von der Abschirmung in der Kapsel abhängt. Dort, wo sie stark war, bot sie viermal mehr Schutz als dort, wo sie eher schwach war. Bei intensiveren Sonnenwind-Ereignissen erreichte die Strahlendosis in den abgeschirmten Bereichen weniger als 150 Millisievert (mSv).
Auch die Orientierung der Kapsel im Weltraum hat einen Einfluss auf die Strahlendosis. Im inneren Van-Allen-Gürtel zwischen 1.000 und 5.000 Kilometer Höhe konnte die Strahlenbelastung um 50 Prozent reduziert werden, als die Orion-Kapsel sich um 90 Grad drehte.
Die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass die Strahlenbelastung bei bemannten Mond-Missionen sehr wahrscheinlich nicht die Grenzwerte der Nasa für Astronauten überschreiten wird. Zudem ist die Analyse der Daten aus den jeweils mehr als 12.000 Detektoren während der 25 Tage währenden Artemis-I-Mission noch nicht abgeschlossen.
Die Ergebnisse werden ab dem 18. September 2024, 17 Uhr, im renommierten Wissenschaftsmagazin „Nature“ veröffentlicht.
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