Raumfahrt: Strahlen gefährden Astronauten auf Reisen zu fernen Planeten

Diverse Raumfahrtagenturen und -unternehmen planen bemannte Missionen zum Mars. Zu den Risiken einer solchen Reise gehört die Strahlenbelastung: Die US-Raumfahrtbehörde National Aeronautics and Space Administration (Nasa) hat dem Rover Curiosity ein Messgerät mitgegeben, das Aufschluss über die Dosis gibt, der ein Raumfahrer auf dem Weg zum Nachbarplaneten ausgesetzt wäre.

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Vergleich der Stahlenbelastungen (Bild: Nasa/JPL-Caltech/SwRI)

Diese sei deutlich höher, das Risiko für eine Besatzung somit größer als erwartet, kommentiert das Wissenschaftsmagazin Science die Ergebnisse der Studie, die ebenfalls in der Fachzeitschrift veröffentlicht worden sind. Ein Astronaut sei auf dem Weg zum Mars einer Strahlendosis von etwa 0,66 Sievert (Sv) ausgesetzt, schreiben die Forscher in Science. Zum Vergleich: In Deutschland gilt als Grenzwert beim beruflichen Umgang mit strahlendem Material eine Jahresdosis von 20 Millisievert (mSv). Für das ganze Berufsleben liegt der erlaubte Höchstwert bei 0,4 Sv.

Ein Körperscan pro Woche

Die Belastung sei so stark, als würde ein Mensch alle fünf bis sechs Tage von Kopf bis Fuß von einem Computertomografen gescannt, sagt Cary Zeitlin vom Southwest Research Institute (SwRI) in San Antonio im US-Bundesstaat Texas. Das Strahlenmessgerät Radiation Assessment Detector (Rad), das auf der Oberseite des Rovers sitzt, wurde von Wissenschaftlern des SwRI und der Christian-Albrechts-Universität in Kiel gebaut.

Zwei Arten von Strahlung war Curiosity auf dem Weg zum Mars ausgesetzt: zum einen der Solarstrahlung, geladenen Teilchen, die die Sonne emittiert (Solar Energetic Particles, SEPs), zum anderen der kosmischen Strahlung, die aus hochenergetischen Teilchen von Supernova-Explosionen und anderen Ereignissen in der Milchstraße besteht (Galactic Cosmic Rays, GCRs).

Überwiegend galaktische kosmische Strahlung

Zwar sind Raumschiffe gegen Strahlung geschützt, aber nur gegen die Solarstrahlung. Die machte nach den Messergebnissen von Rad jedoch nur etwa drei bis fünf Prozent der Strahlendosis auf der Reise aus, der Rest kam von GCRs. Curiosity sei, so berichtet die Nasa, auf der Reise zum Mars im Schnitt einer GCR-Strahlendosis von 1,8 mSv am Tag ausgesetzt gewesen - der Rover benötigte für die rund 560 Millionen Kilometer 253 Tage.

Die galaktische kosmische Strahlung besteht zu knapp 90 Prozent aus Wasserstoffkernen. Hinzu kommen Heliumkerne, die etwa 10 Prozent ausmachen, und 1 Prozent schwerere Atomkerne. Anders als gegen die Solarstrahlung sind die Schutzschilde, mit denen Raumfahrzeuge derzeit ausgerüstet werden, gegen diese Strahlung nutzlos.

Schutzlos

Um vor den Auswirkungen einer Sonneneruption zu schützen, reiche es, das Raumschiff mit einer besonderen Schutzeinrichtung auszustatten, erklärt Zeitlin. Vor der galaktischen kosmischen Strahlung hingegen würde nicht einmal eine 30 Zentimeter dicke Aluminiumhülle wirksam schützen - die aber schon aus Gewichtsgründen zudem unrealistisch wäre.

"Das Problem muss auf die eine oder andere Weise gelöst werden, bevor Menschen sich auf monate- oder jahrelange Reisen in Weltraum begeben können", warnt Zeitlin. Zumal die Strahlenbelastung auf dem Weg ja nicht die einzige wäre, der Marsfahrer ausgesetzt wären: Anders als die Erde ist der Mars nicht von einem Magnetfeld umgeben, das vor der kosmischen Strahlung schützt, sondern hat nur einzelne Magnetfelder. Eine Studie, die die ersten Rad-Messungen auf dem Mars auswertet, soll in Kürze erscheinen.