Kosmische Strahlung: Wie gefährlich ist das Weltall?

Die Menschheit hat seit 65 Jahren Erfahrung in der bemannten Raumfahrt. Juri Gagarins Erdumrundung 1961 dauerte weniger als zwei Stunden. Die Apollo-Missionen brachten zwischen 1969 und 1972 zwölf Astronauten auf die Mondoberfläche. Die internationale Raumstation ISS hat seit 2000 ständig mehrere Astronauten an Bord. Mehrere „Weltraumspaziergänge“, bei denen Astronauten ihre Raumschiffe für geraume Zeit verließen, wurden durchgeführt. Das neue Mondprojekt Artemis führte heuer im April vier Personen in eine Mondumlaufbahn.

Neue Weltraumpläne

Man könnte den Eindruck gewinnen, die Raumfahrt mit Menschen an Bord sei zur Routine geworden und mit keinerlei Schwierigkeiten verbunden. Ursprünglich wären nach 1972 weitere Mondlandungen geplant gewesen. Die hohen Kosten und das schwindende Interesse der Öffentlichkeit führten zur Einstellung der Missionen. Die Raumfahrt war stets mit enormen Risiken verbunden. Auf Apollo 13 gab es eine Explosion eines Sauerstofftanks. An Bord der Kapsel von Apollo 1 verbrannten drei Astronauten noch vor dem Start. Weniger bekannt sind die Gefahren der enormen kosmischen Strahlung, denen die Astronauten ausgesetzt waren.

Neue Pläne bringen Astronauten mit den Artemis-Missionen zurück zur Mondoberfläche. In weiterer Folge sollen Kolonien am Mond entstehen. Menschen sollen sich längere Zeit auf dem Mond aufhalten und in weiterer Folge von dort zum fast 600-mal weiter entfernteren Mars aufbrechen. Ist die kosmische Strahlung ein „Showstopper“, wie sie die Europäische Weltraumagentur nannte? Mit dieser Frage befasste sie sich bereits 2019.

Strahlenbelastung

Die kosmische Strahlung hat unterschiedliche Quellen im Weltall. Die Sonne, vor allem im Maximum ihres 11-jährigen Zyklus, schickt hochenergetische geladene Teilchen in alle Richtungen aus. Dabei handelt es sich um eine Strahlung, die in der Lage ist, neutrale Atome zu ionisieren. Als Folge sehen wir in hohen geografischen Breiten, bei Extremausbrüchen auch bei uns, Polarlichter. Das irdische Magnetfeld und auch die Atmosphäre schützen uns auf der Erdoberfläche vor zu hohen Strahlendosen. Weitere Quellen sind Strahlungen von Supernova-Ausbrüchen und andere energiereiche Phänomene in unserer Milchstraße. Um die Erde herum gibt es einen Ring aus hochenergetischen, geladenen Teilchen, Elektronen und Protonen, die vom Magnetfeld der Erde festgehalten werden.

Bei sehr hohen Dosen, wie nach den Reaktorunfällen von Tschernobyl und Fukushima tritt die sogenannte Strahlenkrankheit, die auch unmittelbar zum Tod führen kann, auf. Zur Abwehr von Langzeitschäden wie Krebserkrankungen wird das Alara -Prinzip (As Low As Reasonably Achievable) herangezogen. Das bedeutet einen so niedrigen Strahlendosiswert anzustreben, wie er mit vertretbarem Aufwand zu erreichen ist. Auf der Erde sind wir einer Strahlungsdosis von einigen Millisievert (mSv) pro Jahr ausgesetzt. Die Einheit wurde nach dem schwedischen Medizinphysiker Rolf Sievert benannt. Auf der ISS sind die Dosen circa 300-mal höher als am Boden. Auf der Mondoberfläche und am Mars ist die Dosis nochmals um den Faktor drei höher.

Während der Artemis I-Mission wurden an Dummies die Wirksamkeit von Schutzwesten erfolgreich getestet. Die NASA hat einen Lebensdosis-Grenzwert für Astronauten von 600 mSv, festgelegt.  Derzeit ist es offen, ob ein Daueraufenthalt am Mond oder ein Marsflug wegen der kosmischen Strahlung machbar sein wird. Die Überlegungen reichen von Schutzeinrichtungen auf Mond und Mars bis zur Entwicklung besserer Raumanzüge.

Robert Seeberger