Weltraumwissenschaftler berichten, dass leichtere Materialien wie Kunststoffe eine wirksame Abschirmung gegen die Strahlungsgefahren bieten, denen Astronauten während ausgedehnter Raumfahrten ausgesetzt sind.
Weltraumwissenschaftler der University of New Hampshire (UNH) und des Southwest Research Institute (SwRI) berichten, dass Daten, die vom Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA gesammelt wurden, leichtere Materialien wie Kunststoffe als wirksame Abschirmung gegen die Strahlungsgefahren von Astronauten während ausgedehnter Weltraumreisen darstellen . Diese Erkenntnis könnte dazu beitragen, die Gesundheitsrisiken für den Menschen bei zukünftigen Missionen in den Weltraum zu verringern.
Aluminium war schon immer das Hauptmaterial beim Bau von Raumfahrzeugen, bietet jedoch nur einen relativ geringen Schutz vor hochenergetischen kosmischen Strahlen und kann Raumfahrzeugen so viel Masse verleihen, dass ihr Start kostenintensiv wird.
Künstlerische Konzeption des NASA Lunar Reconnaissance Orbiter über dem Mond. Das Cosmic Ray Telescope (CRaTER) für Strahlungseffekte ist in der Bildmitte in der linken unteren Ecke des Raumfahrzeugs sichtbar. Mit freundlicher Genehmigung der NASA.
Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse online in der Zeitschrift Space Weather der American Geophysical Union veröffentlicht. Die Arbeit mit dem Titel „Messungen der Abschirmung von galaktischen kosmischen Strahlen mit dem CRaTER-Instrument“ basiert auf Beobachtungen des Cosmic Ray Telescope für die Auswirkungen von Strahlung (CRaTER) an Bord des LRO-Raumfahrzeugs. Hauptautor des Papers ist Cary Zeitlin von der SwRI-Abteilung für Erde, Ozeane und Weltraum an der UNH. Co-Autor Nathan Schwadron vom UNH-Institut für Erforschung der Erde, der Ozeane und des Weltraums ist der Hauptforscher für CRaTER.
Zeitlin sagt: „Dies ist die erste Studie, die Beobachtungen aus dem Weltraum verwendet, um zu bestätigen, was seit einiger Zeit angenommen wurde: Kunststoffe und andere leichte Materialien sind für die Abschirmung gegen kosmische Strahlung Pfund für Pfund effektiver als Aluminium. Eine Abschirmung kann das Problem der Strahlenbelastung im Weltraum nicht vollständig lösen, es gibt jedoch deutliche Unterschiede in der Wirksamkeit verschiedener Materialien. "
Der Kunststoff-Aluminium-Vergleich wurde in früheren Tests am Boden durchgeführt, bei denen zur Simulation der kosmischen Strahlung Strahlen schwerer Teilchen verwendet wurden. "Die Abschirmwirkung des Kunststoffs im Weltraum entspricht weitgehend den Erkenntnissen aus den Strahlenexperimenten. Wir haben daher großes Vertrauen in die Schlussfolgerungen gewonnen, die wir aus dieser Arbeit gezogen haben", so Zeitlin. "Alles mit hohem Wasserstoffgehalt, einschließlich Wasser, würde gut funktionieren."
Die weltraumbasierten Ergebnisse sind das Ergebnis der Fähigkeit von CRaTER, die Strahlungsdosis der kosmischen Strahlung nach dem Durchgang durch ein als "gewebeäquivalentes Plastik" bekanntes Material, das menschliches Muskelgewebe simuliert, genau zu bestimmen. Vor CRaTER und kürzlich durchgeführten Messungen mit dem Radiation Assessment Detector (RAD) auf dem Mars Rover Curiosity wurden die Auswirkungen einer dicken Abschirmung auf die kosmische Strahlung nur in Computermodellen und in Teilchenbeschleunigern mit wenigen Beobachtungsdaten aus dem Weltraum simuliert.
Die CRaTER-Beobachtungen haben die Modelle und die bodengestützten Messungen validiert, was bedeutet, dass leichte Abschirmungsmaterialien sicher für lange Einsätze verwendet werden können, vorausgesetzt, ihre strukturellen Eigenschaften können so angepasst werden, dass sie den harten Bedingungen der Raumfahrt standhalten.
Seit dem Start von LRO im Jahr 2009 misst das CRaTER-Instrument energiegeladene Partikel - Partikel, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit fortbewegen und schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit haben können -, die von galaktischen kosmischen Strahlen und solaren Partikelereignissen herrühren. Glücklicherweise bieten die dichte Atmosphäre der Erde und das starke Magnetfeld eine ausreichende Abschirmung gegen diese gefährlichen energiereichen Partikel.
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