Artemis: Mondflug und Strahlenbelastung an Bord der Orion

Artemis: Mondflug und Strahlenbelastung an Bord der Orion

Am 1. November 2022 startete die NASA das Artemis-Programm, das ambitionierte Ziel, den Menschen wieder auf den Mond zu bringen. Doch bevor die Astronauten den Fuß auf den Erdtrabanten setzen können, müssen sie sich auf eine Reise voller Herausforderungen einlassen. Eine der größten Sorgen ist die Strahlenbelastung an Bord der Orion, dem Raumschiff, das die Crew in den Orbit um den Mond bringen soll. Die NASA-Mitarbeiter müssen sicherstellen, dass die Astronauten vor den gefährlichen kosmischen Strahlen geschützt sind, die im Weltraum lauern.

Artemis-Mission: Puppen Helga und Zohar messen Strahlenbelastung an Bord der Orion-Kapsel

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. Der wären auch echte Astronauten bei zukünftigen Flügen ausgesetzt. 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.

Weltraumstrahlung: Helga und Zohar geben Erkenntnisse über die Strahlenbelastung in der Raumfahrt frei

Um die Strahlenbelastung zu messen, wurden mehr als 12.000 passive Strahlungsdetektoren über die beiden Messkörper verteilt. Daneben waren in der Kapsel selbst noch weitere Messgeräte angebracht worden. Die Ergebnisse dieser Messungen sind von unschätzbarem Wert, sagt Sergi Vaquer Araujo, Leiter des Raumfahrt-Medizin-Teams bei der Esa.

Die ersten Ergebnisse des Wissenschaftler-Teams des DLR, der Europäischen Weltraumorganisation Esa und der US-Raumfahrtbehörde Nasa liegen vor. 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). Und das gilt als sicherer Wert, um eine akute Strahlenkrankheit zu vermeiden. Die Nasa gibt an, dass Astronauten während ihrer gesamten Laufbahn maximal 600 Millisievert aufnehmen dürfen.

Mondflug und Strahlenbelastung: Helga und Zohar sorgen sich um die Sicherheit von Astronauten bei zukünftigen Mond-Missionen

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. Dieses Ergebnis wird in zukünftige Artemis-Missionen einfließen.

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. Dieses Wissen sei von unschätzbarem Wert, sagt Sergi Vaquer Araujo, Leiter des Raumfahrt-Medizin-Teams bei der Esa, in einer Pressemitteilung der Raumfahrtorganisation. Es werde der Esa erlauben, „die Strahlenbelastung von Astronauten genau abzuschätzen, bevor sie in den tiefen Weltraum reisen“. Das sei ein weiterer Garant für ihre Sicherheit bei Missionen zum Mond – und weit darüber hinaus.

Info:

Sonnenwind: 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. Benannt sind sie nach dem US-Physiker James Van Allen, der sie entdeckt hatte.