Messung der Strahlenbelastung auf dem Mars

    <b>Kieler Instrument zeigt: Belastung für den Menschen vertretbar</b>


    Gab oder gibt es Leben auf dem Mars und sind bemannte Marsmissionen möglich? Um diese Fragen zu beantworten, messen Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) die Strahlung auf dem roten Planeten. Seit der Landung am 6. August 2012 sammelt der von ihnen entwickelte Strahlenmonitor RAD (Radiation Assessment Detector) an Bord des Marsrovers Curiosity dazu Daten auf dem Mars. Die Informationen von den ersten 300 Marstagen von der Marsoberfläche wurden nun ausgewertet und heute (9. Dezember), im renommierten Fachmagazin Science veröffentlicht.


    Die Studie ist eine Kooperation von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern vom Institut für Experimentelle und Angewandte Physik der CAU, der NASA, des Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Darin berechneten sie die Strahlenbelastung für einen Menschen für einen 500 Tage dauernden Aufenthalt auf dem Mars. Die beträgt für die aktuelle Sonnenaktivität 0.32 Sievert. In einer früheren Studie wurde bereits die Strahlenbelastung für eine 360 Tage dauernden Hin- und Rückreise vom Mars ermittelt. In einem Raumschiff mit derselben Abschirmung wie sie Curiosity hatte, beträgt die Strahlenbelastung für die Hin- und Rückreise 0.66 Sievert.


    Damit liegt die Gesamtbelastung etwas über der Grenze von ungefähr 0,8 Sievert, der Astronautinnen und Astronauten in ihrer gesamten Laufbahn ausgesetzt sein dürfen. Insgesamt führt diese Strahlenbelastung zu einer Erhöhung des Krebsrisikos um zirka 5 Prozent. Dieses Risiko ist unvergleichlich kleiner, als das, welches eine Raucherin oder ein Raucher eingeht. Rauchen erhöht zum Beispiel das Risiko, an Lungenkrebs zu erkranken, um etwa 1500 Prozent.


    „Die gewonnen Daten sind ein wichtiger Schritt für die Realisierung einer bemannten Marsmission und können helfen, Astronautinnen und Astronauten auf zukünftigen Missionen beispielsweise durch eine bessere Abschirmung des Raumschiffs oder durch eine sichere Behausung auf dem Mars zu schützen“, sagt der Kieler Professor Robert Wimmer-Schweingruber. Sie erlauben aber auch eine Abschätzung, wie lange und wie tief im Boden etwaiges Leben auf dem Mars überleben könnte. Darüber hinaus auch, wie lange Signaturen von vergangenem Leben in den Oberflächenschichten noch nachgewiesen werden können.


    Mehr Infos auf den Seiten der Christian-Albrechts-Universität Kiel unter http://www.uni-kiel.de/pressem…id=2013-378-marsstrahlung

    Hallo Matthias,


    steht da doch - der Flug würde den größten Anteil ausmachen, denn du kannst ein Raumschiff aus Gewichtsgründen natürlich nicht unendlich gut abschirmen. Letztlich würde man es vermutlich so machen wie auf der Internationalen Raumstation, sprich ein stärker abgeschirmter Teil, in den sich die Astronauten zurückziehen können, wenn Sonnenstürme gemeldet werden.


    Viele Grüße
    Caro

    Hallo Caro,


    Die Frage nach Mars und Fahrt dorthin kommt oft im Unterricht.


    Die Info mit dem Rückzugsraum auf der ISS war mir neu, danke! Man spart sicher Platz und daher Gewicht, wenn man nur einen kleinen Bereich abschirmen muss, der nach Stunden oder wenigen Tagen vermute ich wieder verlassen werden kann, leuchtet mir ein.


    Mich haben einfach die 0,8 Sievert verblüfft. Nach Fukushima wurde die für Arbeiter in Notfallsituationen erlaubte Dosis von 100mS auf 250mS erhöht, eine Maßnahme, die nicht unbedingt auf ungeteilte Zustimmung stieß.


    Aber an dieser Stelle geht natürlich eine lange Diskussion los über die Sinnhaftigkeit von Grenzwerten, Statisken und Risiken....


    Auf einer Lehrerfortbildung gab es mal eine sorgfältige Zusammenschau aller Probleme einer Marsmission. Nach dem Vortrag wurde der Vortragende gefragt, ob er denke, dass jemand bei einer Mission freiwillig mitfliegt. Der Vortragende antwortete, bei Kolumbus sei ein Drittel der Mannschaft wieder zurückgekommen, und mindestens Kolumbus sei ja freiwillig losgefahren, obwohl das Risiko auch für ihn selbst offensichtlich gewesen sei.


    Seitdem hat sich in meinem Kopf der Eindruck festgesetzt, dass eine Marsmission wirklich gesundheitlich massiv lebensgefährlich wäre, nicht nur wegen der möglichen technsichen Defekte sondern eben wegen der langen Reise unter lebensfeindlichen Bedingungen. Aber wie gesagt, dass basiert nur auf einem, allerdings sorgfältig überlegten Vortrag.


    Seitdem sage ich im Unterricht immer, dass ich nicht wirklich an so eine Mission glaube. Ob das zu pessimistisch ist? Hmmm....


    Viele Grüße!


    Matthias

    Hallo Matthias,
    die Apollomissionen hatten damals die Möglichkeit,im Falle eines Sonnensturms,ihr Raumschiff mit dem Heck,also der Triebwerksseite,in Richtung Sonne zu drehen.Dadurch hätten sie die vollen Treibstoff und Sauerstofftanks als Abschirmung gehabt.
    Gruß Armin

    Interessanter Artikel. Ich hab mal gelesen, dass es auf dem Mars noch einige Regionen mit einem lokalen Magnetfeld gibt. Würde mich mal interessieren, ob die Feldstärken in einer Größenordnung liegen, dass sie einen nenneswerten Schutz böten.

    Hallo Leute,


    Welche Strahlenbelastung für Astronauten "vertretbar" ist, das ist natürlich Gegenstand vieler Diskussionen. Es gibt ja bei so einer Mission noch eine Reihe anderer Risiken. Der Vergleich mit den Reisen der frühen Seefahrer und Entdecker ist wohl gar nicht so schlecht. Er hinkt nur insofern, als die Astronauten zum Überleben nur das haben, was sie selbst auf die Reise mitnehmen. Die Seefahrer konnten sich zur Not ein neues Schiff bauen, wenn sie es nur irgendwie bis ans Land schafften. Selbst beim Fußmarsch zum Südpol gibt es immerhin Sauerstoff und Wasser aus der Umgebung.


    Mal so als Vergleichsmaßstab ein paar andere Relationen zur Strahlenbelastung beim Menschen; bitte nur als grobe Anhaltswerte verstehen!


    Jahresdosis für natürliche Strahlenbelastung in Deutschland: ca. 1-5 mSv
    Einzelne Röntgenaufnahme: ca. o,o5-0,5 mSv
    Röntgen-Tomografie: ca. 5-15 mSv
    Nachweisgrenze für Gewebe-Bestrahlung: ca. 150-200 mSv Einzeldosis
    Beginn akuter Strahlenschäden: ab ca. 500 mSv Einzeldosis
    LD50 Dosis (akute Strahlenkrankheit mit 50% Sterberate): ca. 5 Sv


    Würde eine Person die gesamte Dosis einer Marsmission auf einmal bekommen, dann käme es nicht nur zu einer Erhöhung des Krebsrisikos, sondern schon zu akuten Beeinträchtigungen. Verteilt auf mehrere Monate, ließe sich diese Bestrahlung beim einzelnen Astronauten nicht mal medizinisch nachweisen, nur statistisch bei einer größeren Gruppe (so ab 20-50 Personen).
    Für ansonsten gesunde Menschen (bei Astronauten anzunehmen[;)]) bedeutet also die gemessene Belastung voraussichtlich keine Beeinträchtigung ihrer Leistungsfähigkeit während der Mission.


    Ich denke mal, eine Marskolonie müsste man weitgehend unter<s>irdisch</s>marsianisch anlegen, damit die Strahlenbelastung vertretbar bleibt.


    Zum Thema Abschirmung:
    Ein paar mm Bleimantel schützen ganz gut gegen Gammaquanten (Röntgenstrahlung)bis zu mittleren Energien, das ist aber nur ein Teil der gesamten Strahlung. Mit einem Magnetfeld kann man geladene Teilchen ablenken, am besten Elektronen, aber auch Protonen und Alphateilchen. Ich bezweifle aber, ob minimale lokale Magnetfelder auf dem Mars da irgendeinen Unterschied machen. Eine supraleitende Magnetspule um das Raumschiff hilft vielleicht unterwegs.
    Neutronenstrahlung kann man in Wasser so weit abbremsen, dass sie keine schädliche Wirkung mehr hat. Leider sind mehrere Meter Wasserschicht für nahezu vollständige Abschirmung nötig.
    Ein Ausrichten des Raumschiffs hin zur Strahlungsquelle (im Normalfall die Sonne) dürfte unterwegs die Strahlenbelastung für eine Crew noch deutlich unter den gemessenen Wert vom Curiosity-Rover absenken.


    Gruß,
    Martin

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