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Raumfahrt Besserer Schutz vor kosmischer Strahlung

Die europäische Weltraumorganisation Esa und das Helmholtz-Zentrum für Schwerionenforschung schließen einen Kooperationsvertrag.

Sonne
Die Sonne mit ihren Aktivitäten kann das Strahlungsniveau auf der Erde enorm erhöhen. Foto: Nasa

Wenn er auf der Internationalen Raumstation die Augen geschlossen habe, erzählt Thomas Reiter, habe er Lichtblitze gesehen. „Bei Einschlafproblemen konnte man sie statt Schäfchen zählen, das half“, scherzt der ehemalige Astronaut. Doch die Lichtblitze haben einen ernsten Hintergrund: Sie sind ein Effekt, der durch Strahlung erzeugt wird – die auf dem Außenposten der Menschheit in 400 Kilometern Höhe stärker ist als auf der Erde, aber bei weitem noch nicht so intensiv wie tiefer im All.

Raumfahrer wären ihr in starkem Maße bei Flügen zum Mars ausgesetzt, aber auch bereits bei längeren Aufenthalten auf dem Mond oder in seinem Orbit, wie die internationalen Weltraumorganisationen sie planen. „Die Apollo-Missionen zum Mond hatten Glück“, sagt Jan Wörner, Generaldirektor der europäischen Raumfahrtagentur Esa: Die amerikanischen Astronauten waren in den 1960er und 1970er Jahren nie unterwegs, als Sonnenstürme tobten, von denen viel Strahlung ausging.

Bei einer möglichen Reise zum Mars wäre die Gefahr noch weit größer – nicht nur, weil sie weiter weg führen und deshalb eine stärkere kosmische Strahlung auf die Besatzung einwirken würde. Schon alleine durch die reine Dauer wären die Raumfahrer einer weit höheren Dosis ausgesetzt. Zum Vergleich: Die Apollo-Missionen nahmen rund eine Woche in Anspruch, für einen Hin- und Rückflug zum Mars müssten mindestens zwei Jahre eingeplant werden, rechnet Jan Wörner vor. Und: Die Strahlung kann nicht nur der menschlichen Gesundheit schaden, sondern auch Computer durcheinander bringen – man mag sich das Szenario nicht ausmalen, wenn auf einer so langen Reise am Bord Instrumente verrückt spielen.

Wie Menschen, Elektronik und Material vor kosmischer Strahlung geschützt werden können, gehört zu den wichtigsten Fragestellungen der astronautischen und robotischen Raumfahrt – sie dürfte für deren Zukunft mindestens genauso entscheidend sein wie die Entwicklung leistungsstarker Antriebe. Um die Auswirkungen kosmischer Strahlung zu erforschen und Lösungen zu finden, wie sie abgeschirmt werden kann, wollen die Esa und das internationale Beschleunigerzentrum FAIR, das derzeit am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung entsteht, künftig enger zusammenarbeiten. Eine entsprechende Kooperationsvereinbarung haben beide Partner gestern in Darmstadt unterzeichnet.

Mit der Teilchenbeschleunigeranlage könne man „das Universum ins Labor holen“, erklärt deren wissenschaftlicher Geschäftsführer Paolo Giubellino. Das heißt: Dort lässt sich Teilchenstrahlung, wie sie im Weltall herrscht, erzeugen und für Experimente nutzen. „GSI ist die einzige Einrichtung in Europa, die in der Lage ist, hochenergetische schwere Kerne zu simulieren, die in der kosmischen Strahlung vorkommen“, erläutert Jan Wörner.

In der Darmstädter Anlage sollen künftig unter anderem Zellkulturen, verschiedene Materialien und elektronische Komponenten kosmischer Strahlung ausgesetzt und die Folgen analysiert werden. So wollen die Forscher zum Beispiel untersuchen, wie sich Zellen und das menschliche Erbgut unter diesem Einfluss verändern oder wie gut Mikrochips die extremen Bedingungen im Weltall aushalten. Auch soll nach Materialien gesucht werden, die geeignet sind, um Strahlen fernzuhalten. Die ersten Experimente sollen bereits in diesem Sommer entwickelt werden. Zwar wird die Beschleunigeranlage am Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung voraussichtlich erst 2025 komplett fertiggestellt sein, doch einige Komponenten sind schon jetzt verfügbar, und bereits in den nächsten Jahren soll FAIR nach und nach in Betrieb gehen.

Aber was genau ist kosmische Strahlung, welche Arten gibt es, wo kommt sie her? Eine wesentliche Quelle sind schnelle Teilchen, die bei Sternenexplosionen ins All geschleudert oder von der Sonne ausgesendet werden. Je nachdem, welche Teilchen mit welchen Energien auf Objekte und Lebewesen treffen, können ganz unterschiedliche Effekte auftreten.

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