Die kosmische Strahlung stellt ein zentrales Thema in der modernen Raumfahrt dar, insbesondere im Kontext zukünftiger Mondmissionen. Eine umfassende Studie der Universität Kiel hebt die Risiken hervor, die für Astronauten bestehen, die sich auf der Oberfläche des Mondes aufhalten. Diese Erkenntnisse beruhen auf umfangreichen Daten, die von der chinesischen Mondlandesonde Chang’e-4 gesammelt wurden, und deuten auf die Notwendigkeit hin, genauere Maßnahmen zur Risikominderung zu entwickeln.
Kosmische Strahlung besteht hauptsächlich aus positiv geladenen Wasserstoff- und Heliumkernen. Diese Kerne werden bei den explosiven Ereignissen massereicher Sterne freigesetzt und erreichen extrem hohe Geschwindigkeiten. Die Eindringlichkeit der Strahlung ist so stark, dass sie Raumanzüge durchdringen und gravierende Schäden im menschlichen Körper verursachen können, darunter Veränderungen an DNA-Molekülen, die zu Krebserkrankungen führen können. Glücklicherweise bietet die Erdatmosphäre einen gewissen Schutz, auch in großen Höhen bleibt die Strahlenbelastung relativ gering.
Einblick in die Forschungsergebnisse
Doch die Situation ändert sich drastisch, wenn Astronauten den schützenden Einfluss der Erde verlassen. Das Erdmagnetfeld spielt eine entscheidende Rolle, indem es geladene Kerne einfängt und von der Erde ablenkt. Allerdings ist dieses Schutzfeld begrenzt: Auf der sonnenzugewandten Seite der Erde erstreckt sich der Schutz bis etwa 60.000 Kilometer, während er auf der Nachtseite bis zu 600.000 Kilometer reicht. Der Mond hingegen, der in einer Entfernung von etwa 300.000 Kilometern um die Erde kreist, befindet sich meist außerhalb dieses Magnetfelds, was zu einer erhöhten Strahlenbelastung auf seiner Oberfläche führt.
Die Mission der Chang’e-4 deckte unter anderem einen „Strahlenschatten“ auf, der sich in der Nähe des Mondes erstreckt. Diese Erkenntnisse zeigen, dass das Erdmagnetfeld weiter ins All reicht als zuvor angenommen. Hochenergetische Protonen werden abgelenkt, wodurch ein Hohlraum entsteht, der die Strahlensituation in der Mondumlaufbahn beeinflusst. Messungen über 31 Mondzyklen von Januar 2019 bis Januar 2022 bestätigten, dass die Strahlung niederenergetischer Protonen zu bestimmten Tageszeiten, insbesondere morgens, um etwa 20 Prozent sinkt. Dies bedeutet, dass Außeneinsätze auf der Mondoberfläche am besten in den lokalen Morgenstunden geplant werden sollten, um das Gesundheitsrisiko für die Astronauten zu minimieren.
Empfehlungen für zukünftige Missionen
Die Ergebnisse der Studie sind besonders relevant für bevorstehende NASA-Missionen wie Artemis II. Bei der Planung dieser Missionen sollte unbedingt berücksichtigt werden, dass die Strahlenbelastung auf dem Mond erheblich variieren kann. Kürzlich durchgeführte Computersimulationen haben die Messungen unterstützt und gezeigt, dass der strahlungsarmen Zeitrahmen hauptsächlich zwischen Neumond und Vollmond liegt. Um das Gesundheitsrisiko während der Missionszeiten zu minimieren, wird empfohlen, Erkundungen vor Neumond durchzuführen.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Erkundung des Mondes weiterhin erhebliche Herausforderungen mit sich bringt, insbesondere in Bezug auf die kosmische Strahlung. Ein besseres Verständnis der Bedingungen und der Schutzmechanismen ist entscheidend, um die Sicherheit zukünftiger Astronauten zu gewährleisten. Weitere Forschungen sind notwendig, um die Ausdehnung des Hohlraums um den Mond genauer zu bestimmen und geeignete Schutzmaßnahmen zu entwickeln.
Für mehr Informationen zu den Strahlungsbedingungen auf dem Mond und den Ergebnissen der Chang’e-4-Mission, siehe die Berichte von Universität Kiel und Winfuture.