Strahlenschutz

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Sicher und geschützt in der Plasmablase

Gas aus geladenen Teilchen soll bei langen Raumflügen kosmische Strahlung abwehren


Ein Schild aus gasförmigem Plasma könnte Astronauten auf zukünftigen Missionen zum Mars vor der schädlichen kosmischen Strahlung schützen, glauben amerikanische Astronomen. Wie eine Blase soll das Gas aus geladenen Teilchen dabei den Teil des Raumschiffs umgeben, in dem die Besatzung untergebracht ist. Das damit verbundene Magnetfeld wäre ein ebenso effektiver Schutz vor kosmischer Strahlung wie eine mehrere Zentimeter dicke Aluminiumschicht, würde jedoch lediglich ein paar Gramm wiegen. Sollte sich diese Vision tatsächlich umsetzen lassen, müssten die Raumschiffe der Zukunft sehr viel weniger Gewicht befördern als bislang angenommen.

Sobald ein Astronaut das Magnetfeld der Erde verlässt, ist er den energiereichen Teilchen, die zusammenfassend als kosmische Strahlung bezeichnet werden, praktisch schutzlos ausgeliefert. Dauert diese Bestrahlung längere Zeit an, kann sie Krebs oder andere Krankheiten verursachen. Eine Möglichkeit, diese Gefahr bei längeren Raumflügen zu vermindern, wären dicke Metallplatten, die außen am Raumschiff angebracht werden und das Teilchenbombardement aufhalten können. Allerdings wäre ein solcher Schutzschild sehr schwer und könnte daher beispielsweise beim Start der Raumfähre zu Problemen führen.

Die Lösung, die sich John Slough und sein Team von der Universität von Washington in Seattle ausgedacht haben, käme dagegen mit sehr wenig zusätzlichem Ballast aus. Sie planen, mithilfe einer Hochspannungsquelle außen am Raumschiff Wasserstoffgas in seine geladenen Bausteine Protonen und Elektronen zu zerlegen und dieses Plasma um das Raumschiff herum zu leiten. Dabei helfen soll ein ebenfalls unter Spannung stehendes supraleitendes Metallgitter, das das Fluggerät umgibt und im Plasma einen Strom erzeugt. Dieser Strom soll dann die Wolke aus geladenen Teilchen in der Nähe des Raumfahrzeuges halten. Das dabei entstehende Magnetfeld schützt die Besatzung des Schiffs.

Der optimale Durchmesser eines solchen Schildes läge wahrscheinlich bei etwa 100 Meter, hat Studienleiter Slough berechnet. Das dazu nötige Metallgitter wäre allerdings schon so groß, dass es beim Start abgenommen und später im All wieder installiert werden müsste. Momentan untersuchen Slough und sein Team im Auftrag der Nasa, ob sich ein solcher Schild unter reellen Bedingungen umsetzen lassen würde. Besonders günstig wäre es dabei, wenn das Raumschiff Plasma auch als Treibstoff nutzen würde. In diesen Fall könnte der verbrauchte Treibstoff für den Schild recycled werden, so dass die Astronauten praktisch von ihrem eigenen Abgas geschützt würden.

Das ist doch immerhin ein Anfang der instellaren Raumfahrt ..

 

Habe gleich Paar Kritickpunkte:

1. Abgase. Sind die des evtl. Ionentriebwerks gemeint? Wenn ja, dann bedenke man, dass die Abgase des Ionentriebwerks mit einigen 10km pro Skunde entweiche. Eigentlich ist diese Rückstossgeschwindigkeit genau das, was den Schiff vorantreibt. Soll der Abgas benutzt werden, sinkt doch der Schub!

2. Die Teilchestrahlung ist nicht eine der schlimmsten, die schädlichste ist die UV-Strahlung und höher. Dagegen helfen nur dicke Wände, weil kein Magnetfeld Photononen Aufhalten kann, nur Material!

Bin gespannt für welche Einsatzgebite genau das machbar währe.

Wiederholt wurde darauf hingewiesen, dass die Strahlung im All Raumflüge zu einem gefährlichen Unternehmen macht. Strahlung im All ist dabei sowohl Teilchenstrahlung - Alphateilchen, Elektronen - als auch kurzwelliges Licht - UV, Gammastrahlung und Röntgenstrahlung.
Quellen für diese Strahlung sind

- die so genannte kosmische Strahlung von extrasolaren Himmelskörpern. Zum Beispiel Gammastrahlenausbrüche, über deren Ursache noch gerätselt wird.
- Strahlung von der Sonne
- Teichenstrahlung durch von in den Magnetfeldern von Planeten gefangenen geladenen Teilchen. Bei der Erde macht sie sich im Van-Allen-Gürtel bemerkbar, beim Jupiter ist sie so intensiv, dass ein Aufenthalt in ihr tödlich ist.

Die Erde wird duch ihr Magnetfeld und die Atmosphäre vor der Strahlung aus dem All geschützt. So müssen Teleskope für Röntgenstrahlung im Weltraum stationiert werden, weil Röntgenstrahlung nicht durch die Lufthülle dringen.
Damit Menschen in Raumfahrzeugen sicher durchs Sonnensystem fliegen können, muss ihre Hülle einen Schutz bieten, der dem der Erdatmosphäre vergleichbar ist. Das bedeutet meterdicke Wände und einen dementsprechende Masse und Treibstoffbedarf  Der schöne Ausblick ins All, den ich bei Star Trek so toll finde, lässt sich wohl nur mit extrem dicken Bleiglasfenstern verwirklichen
Raumstationen auf dem Mond (oder Merkur) sollten tunlichst in Steilwände gegraben werden, um vom Gestein geschützt zu werden.

Hallo,

Das gefährlichste Kapitel sind wohl die Emissionen während der Sonnenstürme. Dazu gibt es Überlegungen während dieser Zeit beispielsweise einen Schutzraum aufzusuchen, der von den an Bord befindlichen Wassertanks umbaut ist. Diese Masse müsste man ja immer mitnehmen und würde nicht zusätzlich das Gewichtbudget belasten.

Aber auch die erdnahe Raumfahrt innerhalb des innersten van Allen Gürtels (ab 1000km) ist nicht ganz ungefährlich. Inzwischen hat sich herausgestellt, daß Aufenthalte jenseits eines halben Jahres an der Gesundheit zehren. Besonders die Schwerelosigkeit als auch der Lärm an Bord der Raumstation verursachen Probleme. Hier gilt es also konstruktiv noch eine Menge zu tun.

In England wurden neue Experimente gemacht und es hat sich herausgestellt, dass ein Magnetfeld sicheren Schutz vor geladenen Teilchen bieten kann. Allerdings nur in einem Laborversuch. Es ist noch nicht klar, wie ein solches System in einem Raumschiff realisiert werden kann. Die Ergebnisse werden in der Ausgabe vom 4. November des Magazins Plasma Physics and Controlled Fusion beschrieben.

Quelle:
http://www.space.com/businesstechnology/081119-tw-magnetic-shield.html

Siehe dazu auch diesen Thread: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=.0

Vielleicht kann man die beiden zusammenlegen?

Tach zusammen,
ein EM Schild würde wohl gegen "Sonnenwinde" schützen, aber die Energie die benötigt wird um dieses Feld aufrecht zu erhalten (oder überhaupt erstmal aufzubauen) ist dermaßen enorm, dass Raumfahrt Organisationen wie die NASA oder die ESA es wohl als Enerie, Geld und Nutzlast verschwendung einstufen.
Wo ich denen auch recht gebe, da z.B. die ISS auch so schon sehr gut gepanzert ist.
tobi453 schrieb: Ich glaube er meint damit einen Schutz vor dem Sonnenwind, z.B. auf dem Mond.
Nun, die bisherigen Pläne für Mond Basen (soviel mir bekannt ist) sehen einen einsatz der Basis unter der Oberfläche vor......um eben so schon Schutz vor Sonnen einstrahlung zu bieten.

Dazu findet man im Netz einige Artikel. zB.:
http://www.stern.de/wissenschaft/kosmos/:Raumforschung-Schutzschild-Astronauten/565984.html
Den fand ich ganz gut:
http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,478308,00.html
Auf Technology Review gab es dazu auch mal einen Beitrag...einfach mal googlen wen es interessiert  8-)
Auf einer Reise zum Mars wäre so ein Schild unerlässlich.

Eine Jahrzehnte alte Idee bekommt neuen Schwung aus dem Vereinigten Königreich.

Britische Wissenschaftler sind der Ansicht eine Mini-Magnetosphäre erzeugen zu können, die bemannte Raumfahrzeuge auf interplanetaren Reisen vor Sonnenstürmen schützen könnte.

Basierend auf Erkenntnissen aus der Kernfusionsforschung soll es möglich sein ein kleines Magnetfeld zu erzeugen, welches ausreichend Schutz liefern kann, was im Laborversuch bereits gelungen sein soll. Der nächste Schritt ist die Patentierung und in fünf Jahren möchte man einen Prototyp bauen.

Bei einem tatsächlichen Raumschiff sieht das Konzept zwei Satelliten vor, die vor dem Raumschiff positioniert werden und im Falle eines Sonnensturmes einen kleines magnetisches Schutzfeld erzeugen können. Das erstaunlichste daran ist, dass die Apparatur mit der Größe eines

Kinderkarussells

nur so wenig Energie verbrauchen soll wie ein

Wasserkocher

.

Hier der Link zur Quelle: Telegraph und BBC

Guten Morgen,

wenn man geladene Teilchen abbremst/ablenkt, kommt es zu Bremsstrahlung. Ich kann jetzt nichts zu Größenordnung und Dosis sagen, aber in der Gegend dürfte es dann etwas mehr Röntgenstrahlung geben.

Hier derselbe Artikel auf orf.at
(http://science.orf.at/science/news/153201)

und im Original (abstract): http://www.iop.org/EJ/abstract/-search=59142929.1/0741-3335/50/12/124025

Grüsse

Wilhelm

Ich habe beide Threads zusammengelegt.

Moin,

die Strahlenbelastung im All ist um ein Vielfaches höher als auf der Erde. Zur Erforschung der Risiken dieser Strahlungsbelastung wurde die ISS im Rahmen der *STS-127*-Mission mit speziellen Messinstrumenten ausgestattet, die von Wissenschaftlern des DLR entwickelt wurden. Bereits einen Monat nach der Installation stehen nun die ersten Messdaten zur Auswertung zur Verfügung.
Das *DOSIS*-Experiment setzt sich aus einem passiven und einem aktiven Detektorteil zusammen.

Mehr dazu hier >>>

Jerry

In den USA gibt es jetzt eine kleine Kontroverse über die Nutzung von Affen für die Erforschung der Wirkung von hochenergetischer Strahlung auf den Menschen: Es sollen 27 Totenkopfaffen mit einer zu einem dreijährigen Marsflug äquivalenten radioaktiven Dosis bestrahlt werden. Anschließend sollen die Affen genau untersucht werden um Veränderungen festzustellen. Allerdings hält eine Gruppe von Ärzten dies für ethisch nicht korrekt und fordert die NASA auf die 1,75 Millionen Dollar für diese Forschung nicht bereitzustellen. Außerdem seien Experimente an Affen sowieso nicht einfach auf den Menschen übertragbar.

Mehr dazu hier:
http://www.floridatoday.com/article/20091106/NEWS02/911060332/1006/NEWS01/Critics+call+NASA+tests+on+monkeys++nonsense+

Na was meint ihr: Darf man zum Wohle der Raumfahrt ein paar Affen für Experimente missbrauchen?

Nö sollte man nicht. Am besten man sucht ein paar Freiwillige Menschen, gibt denen ein Honorar von einer Million Dollar.

Ich glaub dafür würde ich es machen. Nur würd ich vorher noch für gesicherten Nachwuchs sorgen  

Das ist doch wieder Augenwischerei und mediales Geschrei. Die böse NASA ... wo setzen wir denn sonst noch Tierversuche zum Wohle der Menschheit ein? Medizinische Forschung gäbe es praktisch nicht ohne Tierversuche. Neue Medikamente? Niemals. Neue Therapien? Auch nicht, wir würden immer noch Blutekel auflegen und Aderlasse praktizieren. Biologische Forschung gäbe es auch nicht, um zu verstehen, welche Gene und Proteine was im Stoffwechsel machen und welche zellulären Schalter man an- und abschalten kann.

Es ist nicht schön, aber wir brauchen Tierversuche (bei sinnvollen Zielen). Wer will so etwas denn an Menschen ausprobieren?
Wenn man sich über Tierversuche pauschal aufregt, dann darf man auch keine Tierprodukte essen. Was in der industriellen Lebensmittelproduktion mit Tieren gemacht wird, damit wir immer gleiche, billige und ansehnlich verpackte Fleischprodukte im Markt um die Ecke finden, ist keinen Deut besser als ein medizinischer Tierversuch, und da unter unzumutbaren Bedingungen. Wer mal einen Schlachthof gesehen hat, weiß was  industrielle Lebensmittelproduktion ist ... sehr sehr unschön, und mit bleibenden Eindrücken.

Ich halte das für eine gute Idee...

Ok, für die Affen sollte nachher für ein gutes Leben gesorgt sein!


Aber ich denke, sie dürften keine zu großen Schäden davontragen, und dann würde endlich die Mär der unbedingt lethalen Strahlung geschwächt werden.



Viele(!) Tiere verenden grausam, weil an ihnen Lippenstift und ähnlich 'nutzloses' (im Sinne der Zukunft des Menschen) getestet wird.
Und da 27 Kapuzineräffchen für das Wohl der Menschheit...

Hallo!

Wenn angenommen mal nur die UV strahlung der Sonne das Problem ist, welche man nur mithilfe von dicken Wänden abschwächen könnte und angenommen die Raumkapsel grob gesagt ein Zylinder ist, ist es denn nicht möglich den Teil mit den Triebwerken (sprich auf einer der Grundflächen) mit 4m (oder wie viel auch immer nötig) dickem Blei zu verstärken und die Kapsel so auszurichten, dass die Triebwerksseite in richtung der Sonne zeigt?
Denn ansonsten müsste die Kapsel rundherum mit dicken Bleiwänden verstärkt werden, was aufgrund vom knappen Treistoff ein gewaltiger Nachteil wäre.
Natürlich müsste beim Abbremsen in die Planetenbahn die Kapsel gedreht werden, doch für einige Minuten der Strahlung ausgesetzt zu sein auf einer Reise, die mehrere Monate dauert ist für mich Vergleichsweise gering.
Mfg,

Hallo Apollo18 und willkommen bei uns.

Tja, Masse ist das, was man möglichst minimiert in der Raumfahrt. Jedes Kilogramm, dass in den Orbit soll, muss energetisch teuer "bezahlt" werden. Für eine 4m-Bleiabschirmung hat man da keinen "Platz".

Generell muss man auch sagen, dass es vielfältige Anforderungen an die Ausrichtung eines Raumfahrzeugs gibt, Strahlenschutz wäre nur eine. Da wären Thermalhaushalt (Aufheizung und Abkühlung der Struktur), Energieversorgung (bei Solarzellen), Kommunikationsverbindung, Beobachtungsphasen und auch Lagestabilität in einem inhomogenen Gravitationsfeld.

Hallo

Außerdem ist ja Blei für ein solches Projekt nicht unbedingt das Material der ersten Wahl. Zitat aus dem nicht mehr von der NASA weitergeführten Projekt Transhab:

An integral water storage tank wraps around the middle level's crew quarters to provide protection from solar radiation storms when needed.

Also, zum Schutz der Mannschaftsquartiere wären Wassertanks um Diese vorgesehen gewesen.

Gruß, James

Wasser schwirmt aber wohl nur einen Teil der Strahlung ab - ich weiß gerade nicht genau. Ich meine irgendwie nur eine der vielen Strahlenarten.

Wasser schwirmt aber wohl nur einen Teil der Strahlung ab - ich weiß gerade nicht genau. Ich meine irgendwie nur eine der vielen Strahlenarten.

Hi,

Wasser ist ziemlich gut was das angeht, wenn genuegend davon da ist. Schonmal Bilder von Wartungsarbeiten an einem Kernreaktor gesehen wenn der Druckbehaelter offen ist? Da gehen die Mitarbeiter durchaus bis an den Wasserspiegel des Druckbehaelters, und die etwa 10 m Wassersaeule zwischen Wasseroberflaeche und Brennelementen reicht aus um die Strahlung auf ein unkritisches Mass abzuschirmen.

Martin

Was ist jetzt eigentlich mit den Affen?

Werden sie bestrahlt oder hat man es sich doch wieder mal anders überlegt?

Oder ist gerade eine Debatte darüber am Laufen?

Da ich mich täglich mit Strahlenschutz auseinandersetze, dachte ich mir mal, einen Nasa Astronauten zu fragen. Im Twitter antwortete mir einst Scott Kelly darauf. Ich muss ehrlich sagen, dass ich etwas geschockt war. Wir in Deutschland haben die härteste Strahlenschutzverordnung. Bei der Nasa wird die Dosis noch nicht mal gemessen!

Zitat aus Twitter:

Ich: @StationCDRKelly how much radiation you'll get in space? (mSv/yr) in Germany you get 2,5mSv/yr natural radiation- with earths shield.

Scott Kelly: @Swesda1982 @StationCDRKelly A lot. Haven't been briefed yet on approximate dosage.

Und jetzt will die Nasa sich Gedanken machen? Das ist ein Fortschritt. Ich finde, bevor die da irgendwelche Affen bestrahlen, sollten sie erstmal anfangen die Dosis zu messen, die ein Astronaut auf einer normalen ISS Mission bekommt. 

Na ja, dass er nicht darüber gebriefed wurde heißt ja nicht, dass das nicht gemessen wurde 
Natürlich wird das gemessen. Daß er nicht gebriefed wurde ist aber eher ein gutes Zeichen, das bedeutet, dass keine Grenzwerte überschritten wurde.

Hier ein Bild von Scott Kelly als PLT von STS-103, da trägt er ein Dosimeter am Handgelenk.



Gruß,
KSC