Wenn es um die Planung von Missionen zum Mars und zu anderen weit entfernten Orten im Sonnensystem geht, ist die Bedrohung durch Strahlung zu einem Elefanten im Raum geworden. Ob es die von der NASA vorgeschlagene „ Reise zum Mars “, die Pläne von SpaceX, regelmäßige Flüge zum Mars durchzuführen, oder jeder andere Plan, bemannte Missionen über den Low Earth Orbit (LEO) hinaus zu senden, die langfristige Exposition gegenüber Weltraumstrahlung und die damit verbundenen Gesundheitsrisiken sind ein unbestreitbares Problem.
Aber wie das alte Sprichwort sagt: „Für jedes Problem gibt es eine Lösung“; Ganz zu schweigen von „Not macht erfinderisch“. Und als Vertreter der NASA Humanforschungsprogramm vor kurzem angegeben , wird die Herausforderung durch die Weltraumstrahlung die Agentur nicht von ihren Explorationszielen abhalten. Neben dem Strahlenschutz und den Bemühungen zur Eindämmung plant die NASA, eine Mission zum Mars und darüber hinaus fortzusetzen.
Seit Beginn des Weltraumzeitalters haben Wissenschaftler verstanden, wie der Weltraum jenseits des Erdmagnetfelds von Strahlung durchdrungen wird. Das beinhaltet Galaktische kosmische Strahlung (GCR), Sonnenpartikel-Ereignisse (SPEs) und die Van Allen Strahlungsgürtel , die eingeschlossene Raumstrahlung enthält. Viel wurde auch durch die ISS gelernt, die weiterhin Möglichkeiten bietet, die Auswirkungen der Exposition gegenüber Weltraumstrahlung und Mikrogravitation zu untersuchen.
Das Magnetfeld und die elektrischen Ströme in und um die Erde erzeugen komplexe Kräfte, die unermessliche Auswirkungen auf das tägliche Leben haben. Bildnachweis: ESA/ATG medialab
Obwohl es sich beispielsweise im Erdmagnetfeld umkreist, erhalten Astronauten mehr als zehnmal so viel Strahlung wie Menschen im Durchschnitt hier auf der Erde. Die NASA ist in der Lage, Besatzungen vor SPEs zu schützen, indem sie ihnen rät, in stärker abgeschirmten Bereichen der Station Schutz zu suchen – wie z Star-Service-Modul oder die in den USA gebaute Schicksalslabor .
GCRs sind jedoch eine größere Herausforderung. Diese energetischen Teilchen, die hauptsächlich aus hochenergetischen Protonen und Atomkernen bestehen, können von überall innerhalb unserer Galaxie kommen und können sogar Metall durchdringen. Erschwerend kommt hinzu, dass diese Partikel, wenn sie Material durchschneiden, eine Kaskadenreaktion von Partikeln erzeugen und Neutronen, Protonen und andere Partikel in alle Richtungen senden.
Diese „Sekundärstrahlung“ kann manchmal ein größeres Risiko darstellen als die GCRs selbst. Und neuere Studien haben gezeigt, dass die Bedrohung, die sie für lebendes Gewebe darstellen, auch eine Kaskadenwirkung haben kann, bei der eine Schädigung einer Zelle dann möglich ist an andere weitergeben . Als Dr. Lisa Simonsen, Wissenschaftlerin für Weltraumstrahlungselemente beim HRP der NASA, erklärt :
„Einer der schwierigsten Aspekte bei der Reise des Menschen zum Mars ist das Risiko einer Strahlenexposition und die damit verbundenen und langfristigen gesundheitlichen Folgen der Exposition an Bord. Diese ionisierende Strahlung wandert durch lebendes Gewebe und deponiert Energie, die strukturelle Schäden an der DNA verursacht und viele zelluläre Prozesse verändert.“
Um diesem Risiko zu begegnen, bewertet die NASA derzeit verschiedene Materialien und Konzepte, um Besatzungen vor GCRs zu schützen. Diese Materialien werden ein wesentlicher Bestandteil zukünftiger Weltraummissionen sein. Experimente mit diesen Materialien und deren Einbindung in Transportfahrzeuge, Habitate und Raumanzüge finden derzeit am NASA Weltraumstrahlungslabor (NSRL).
Gleichzeitig untersucht die NASA auch pharmazeutische Gegenmaßnahmen, die sich als wirksamer als Strahlenschutz erweisen könnten. So werden beispielsweise Kaliumjodid, Diethylentriaminpentaacetat (DTPA) und der als „Preußischblau“ bekannte Farbstoff seit Jahrzehnten zur Behandlung der Strahlenkrankheit eingesetzt. Während langfristiger Missionen müssen Astronauten wahrscheinlich täglich Strahlenmedikamente einnehmen, um die Strahlenbelastung zu verringern.
Weltraumstrahlungserkennungs- und -minderungstechnologien werden auch von der NASA entwickelt Geschäftsbereich Advanced Exploration Systems . Dazu gehören die Hybrider elektronischer Strahlungs-Assessor für die Orion-Raumsonde und eine Reihe von Personen- und Betriebsdosimetern für die ISS. Es gibt auch existierende Instrumente, von denen erwartet wird, dass sie eine wichtige Rolle spielen, wenn bemannte Missionen zum Mars beginnen.
Wer kann das vergessen Strahlungsbewertungsdetektor (RAD), das eines der ersten Instrumente war, das zum Mars geschickt wurde, um Informationen über zukünftige menschliche Explorationsbemühungen zu erhalten. Dieses Instrument ist dafür verantwortlich, Strahlung auf der Marsoberfläche zu identifizieren und zu messen, sei es Strahlung aus dem Weltraum oder Sekundärstrahlung, die durch kosmische Strahlung erzeugt wird, die mit der Marsatmosphäre und -oberfläche wechselwirkt.
Künstlerische Darstellung eines Rovers auf der Marsoberfläche. Forscher entwickeln Abschirmkonzepte für Transportfahrzeuge, Habitate und Raumanzüge, um zukünftige Astronauten auf ihrer Reise zum Mars zu schützen. Credits: NASA
Aufgrund dieser und anderer Vorbereitungen hoffen natürlich viele bei der NASA, dass die Risiken der Weltraumstrahlung angegangen werden können und werden. Wie Pat Troutman, der Leiter der strategischen Analyse der Human Exploration der NASA, in einer kürzlich veröffentlichten NASA Pressemitteilung :
„Einige Leute denken, dass Strahlung die NASA davon abhalten wird, Menschen zum Mars zu schicken, aber das ist nicht die aktuelle Situation. Wenn wir die verschiedenen Abschwächungstechniken zusammenzählen, sind wir optimistisch, dass dies zu einer erfolgreichen Marsmission mit einer gesunden Besatzung führen wird, die nach ihrer Rückkehr zur Erde ein sehr langes und produktives Leben führen wird.
Wissenschaftler beschäftigen sich auch mit laufenden Studien zum Weltraumwetter, um bessere Vorhersageinstrumente und Gegenmaßnahmen zu entwickeln. Nicht zuletzt versuchen mehrere Organisationen, kleinere und schnellere Raumfahrzeuge zu entwickeln, um die Reisezeiten (und damit die Strahlenbelastung) zu reduzieren. Zusammengenommen sind all diese Strategien für Langzeit-Raumflüge zum Mars und zu anderen Orten im gesamten Sonnensystem notwendig.
Zugegeben, es besteht noch erheblicher Forschungsbedarf, bevor wir mit Sicherheit sagen können, dass bemannte Missionen zum Mars und darüber hinaus sicher sind oder zumindest keine unüberschaubaren Risiken bergen. Aber die Tatsache, dass die NASA damit beschäftigt ist, diese Bedürfnisse aus mehreren Blickwinkeln anzugehen, zeigt, wie sehr sie sich dafür einsetzen, dass eine solche Mission in den kommenden Jahrzehnten durchgeführt wird.
Künstlerische Darstellung der sich dem Mars nähernden interplanetaren Raumsonde. Bildnachweis: SpaceX
„Der Mars ist die beste Option, die wir derzeit haben, um die langfristige menschliche Präsenz auszuweiten.“ sagte Forellenmann . „Wir haben bereits wertvolle Ressourcen für den Erhalt des Menschen gefunden, wie zum Beispiel Wassereis direkt unter der Oberfläche und vergangene geologische und klimatische Beweise dafür, dass der Mars einst für Leben geeignete Bedingungen hatte. Was wir über den Mars erfahren, wird uns mehr über die Vergangenheit und Zukunft der Erde erzählen und könnte helfen zu beantworten, ob Leben außerhalb unseres Planeten existiert.“
Jenseits der NASA, Roskosmos , das Chinesische Nationale Raumfahrtbehörde (CSNA) haben ebenfalls Interesse bekundet, bemannte Missionen zum Roten Planeten durchzuführen, möglicherweise zwischen den 2040er Jahre oder so spät wie die 2060er Jahre . Während die Europäische Weltraumorganisation (ESA) keine aktiven Pläne hat, Astronauten zum Mars zu entsenden, sieht sie die Einrichtung eines Internationales Monddorf als wichtiger Schritt in Richtung dieses Ziels.
Außerhalb des öffentlichen Sektors sind Unternehmen wie SpaceX und gemeinnützige Organisationen wie Mars eins untersuchen auch mögliche Strategien zum Schutz und zur Eindämmung von Weltraumstrahlung. Elon Musk war ziemlich laut (besonders neuerdings ) über seine Pläne, in naher Zukunft regelmäßige Reisen zum Mars mit dem Interplanetares Transportsystem (ITS) – auch bekannt als BFR – ganz zu schweigen von der Einrichtung eines Kolonie auf dem Planeten .
Und Baas Landsdorp hat angedeutet, dass die von ihm gegründete Organisation zur Etablierung einer menschlichen Präsenz auf dem Mars Wege finden wird, die Bedrohung durch Strahlung zu bekämpfen, unabhängig davon, was ein bestimmter Bericht vom MIT sagt ! Ungeachtet der Herausforderungen, es gibt einfach keinen Mangel an Menschen, die die Menschheit zum Mars fliegen und möglicherweise sogar dort bleiben sehen wollen!
Und sehen Sie sich dieses Video über das Human Research Program mit freundlicher Genehmigung der NASA an:
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