Strahlenschutz

Ich schreibe es noch einmal: Ich stelle nicht in Abrede, dass die kosmische Strahlung einen erheblichen Anteil an der durchschnittlichen (!) Strahlengesamtbelastung ausmacht. Es ist auch egal ob dies 95% sind.
Zu sagen "die Sonne ist das kleinste Übel" stimmt aber pauschal nicht, da im Falle von SPEs dies nicht mehr zutrifft. Hätte Apollo 17 im Jahr 1972 den SPE erwischt, hätten die Astronauten bei der Rückkehr sofortiger medizinischer Hilfe bedurft und sie hätten mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit Symptome der Strahlenkrankheit gezeigt.......nur aufgrund der Sonne. Zum Glück kam es bekanntlich anders.

Der Vergleich mit Tschernobyl ist nicht zutreffend. Fakt:

- Nach Jablokov und seine Co-Autoren: die ausgestossene Menge war nicht 50 Millionen Curie, sondern bis 10 Milliarden Curie.
- Soldaten die direkten Kontakt hatten, waren nach wenigen Tagen schon Todkrank.
- Von den 830 000 eingesetzten Liquidatoren die zwangsverpflichtet wurden, sind etwa 100 000 bis zum Jahr 2005 an den Folgen der radioaktiven Strahlung gestorben.
- Bis heute sprechen Schätzungen von 1 Million Toten an Folgen der Strahlung.
- Besonders schlimm und erschrekend sind die missbildungen bei Geburten nach Tschernobyl.

Das mag alles richtig sein. Darum geht es aber nicht. Das sind Schäden aus der extrem hohen Strahlung unmittelbar nach dem Unglück. Die Forschungen, die ich angesprochen habe, sind was anderes. Da wurden Pflanzen und Tiere in der Umgebung von Chernobyl beobachtet. Es gibt völlig gesunde Populationen verschiedener Tierarten unter Bedingungen, wo man schwere Schäden finden müßte, wenn die Modelle für niedrige Strahlungswerte richtig wären.

Bei einen Gamma-Ausbruch in der nähe unseres Sonnensystems, die ausgestrahlte Energie kann manchmal sogar die Quasare um den Faktor 10 000 übertreffen, wird das Marsraumschiff förmlich gegrillt und das Leben auf der Erde wird ausgelöscht.

Richtig, dann ist es aber auch völlig egal, ob die Leute auf der Erde oder im Mars-Transit gegrillt werden.

Für Marsflüge sind mehrere Schutzsysteme erforderlich, darunter spezielle Anzüge gegen die kosmische Strahlung, Pharmaka, Schutzraum, und die Raumfahrer sollen nicht zu jung sein, so zumindest die russischen Experten.

Gegen die kosmische Strahlung gibt es keinen Schutz, es sei denn, daß man einen Asteroiden als Cycler einrichtet und sich unter vielen Metern Material versteckt. Gegen Ausbrüche der Sonne kann man sich schützen, ohne extremen Aufwand.

@ Doc Hoschi

Ja, nur die Strahlung die von der Sonne ausgeht ist leichter in einen Marsraumschiff abschirmbar und die gefährliche galaktische Strahlung kaum. Auch Mondbasen erfordern technische und bauliche Massnahmen.

Gegen die kosmische Strahlung gibt es keinen Schutz.

Das ist mir zu pauschal, wir können auch bestimmte Strahlen gänzlich abschirmen. Es geht aber um die Reduzierung damit Mondbasen und Marsflüge Realität werden. Wenn die Massnahmen nicht greifen wird es keine Marsflüge auch geben.

Fakt, es wird Marsflüge geben als auch die erforderlichen Massnahmen um die Strahlung zu reduzieren, dazu laufen Arbeiten bei der NASA als auch bei Roskosmos.

Jetzt, wo man auf dem Mond "fast fertige" Höhleneingänge gefunden  hat, würde ich es für bescheuert halten, für den Aufenthaltsteil eines Habitats noch irgendwas auf der Oberfläche zu bauen. Selbst wenn man da unten noch erweitern muß - ein paar Meter Mond sind da doch ringsum schon mal vorhanden. Das sollte doch allerhand wegnehmen. Ein zusätzlicher Schutz gegen Sekundärstrahlung sollte evtl. nicht so aufwendig sein.

Ich bin zwar kein Experte, aber ich denke für eine Marsbesiedelung würde ein 10m Wassermantel oberhalb einer Druckkuppel sicher auch von der kosmischen Strahlung einiges abhalten,
für den eigentlichen Flug bleibt da neben einem denkbaren Schutz vor der Sonne, nur eine möglichst kurze Flugzeit.
Ist schon echt besc... auf der NX-01 hatten wir damit kein Problem 

Das ist nicht ganz korrekt.


- Wasser als auch Polymere, Polyethylen schützen vor den schädlichen Auswirkungen von Neutronenteilchen.
- Für Gamma-Strahlung brauchen wir  aber Blei, Eisen, Stahl, Wolfram und andere Metalle. 
- Für Beta Strahlung ist Glas, Aluminiumblech, Plexiglas als auch Gasmasken erforderlich.

Wie schon gepostet, für Marsflüge wird eine Kombination aus Wasser, Metall, Pharmaka und Anzüge erforderlich sein,  das gilt auch für Basen.

http://www.dozimetrov.net/kak_zashitit_sebya_ot_radiacii.php

In Zukunft werden neue Hochleistungskunststoffe mit den Eigenschaften von Verbundpanzerung und mit einem hohen Maß an Strahlenschutz entwickelt. Die Arbeiten gehen an der Polytechnischen Universität Tomsk, im Auftrag von RKK Energija.

Nach Informationen der Tomsker Forscher, hat das Kompositmaterial mit Kombination von Stoffen weltweit einzigartige Eigenschaften und kann auch auch für Flugzeuge, Automobilindustrie, Militär-Industrie und anderen Bereichen eingesetzt werden. Die ersten Proben seien für Ende 2015 zu erwarten.

http://nanonews-2011.livejournal.com/1955660.html

Für den Mars kommt sicher auch Felsgestein in Frage, man muss ja auch nicht unbedingt direktes Sonnenlicht, also eine offene Lücke zum All haben, sondern kann den Blick nach außen auch indirekt über Spiegel umlenken. Da die harte Strahlung sicher kaum von Spiegeln umgelenkt wird, kann man eine Behausung tief und gut geschützt im Boden haben.
Macht man das über zwei bewegliche Spiegel, kann man den Lichteinfall noch optimieren.
Da sich Marsmenschen (Menschen die dauerhaft auf dem Mars leben), eh kaum von Menschen hier auf der Erde unterscheiden werden, werden die meisten sich eh vor allem innen aufhalten.
Sicher würde es auch helfen z.B. den direkten Blick auf den Marsboden zuzulassen und nicht oder kaum auf den Himmel.
In dem Fall wird man wohl die Strahlungsaufnahme mindestens um den Faktor 10 senken zu können.

Selbst für die Piloten in den Polarregionen gibt es strenge Vorschriften bezüglich der Häufigkeit der Flüge. Auf einer Flughöhe von 1 km erhöht sich die Strahlung schon um das 200-fache.

Hast du hierzu eine Quelle? Meintest du nicht 10km? Selbst dann kommt mir der Wert zu groß vor. Warum erkläre ich gerne:

Wissenschaftlich vertrauenswürdig ist wohl folgende Veröffentlichung:

The mean annual effective dose for air crew from polar route and non-polar route was (5.79 ± 0.92) mSv/year and (2.14 ± 0.64) mSv/year, respectively.

Was bedeutet das nun? Dass die Strahlenbelastung laut seriöser Quelle in der Polarregion etwas mehr als doppelt so stark ist als anderswo. Das jährliche Pilotenlimit sollte übrigens 20mSv nicht überschreiten (Quelle).


Quelle
Das heißt der Unterschied in der durchschnittlichen jährlichen Strahlenbelastung (bei Daueraufenthalt) in 10km Höhe und Meeresniveau (0m) ist: ca. Faktor 20-50 (je nach dem Anteil terrestrischer Strahlung)
Da in der Polarregion nicht nur die Belastung in 10km Höhe höher ist, sondern auch die am Boden, dürfte sich an dem Faktor also kaum etwas ändern. Einen Faktor von 200 zwischen 0m und 1000m halte ich aber für ausgeschlossen.

Andere Quelle besagt übrigens:

Bei einem Flug von Frankfurt nach Tokio wird man dadurch einer Strahlenbelastung in der Größenordnung von 60 µSv (beim Flug in niedrigen Breiten, etwa über Indien) bis über 100 µSv (beim Flug über den Pol, wo das Erdmagnetfeld weniger schützend ist) ausgesetzt.

.
Hier scheint der Unterschied zwischen Polarregion und anderswo noch geringer zu sein.

@ Doc Hoschi

Das war ein Fachartikel in einer Zeitschrift vom Doktor der techischen Wissenschaften A. Komissarow, die Angaben für Flugzeuge sind für mich nicht signifikant, primär ging es um die Belastung in einer Orbitalstation.

Während der Tschernobyl Katastrophe war ich im Flugzeug von Moskau in Richtung Kiew, auch heute bei Reisen möchte ich davon nichts wissen. Ganz andere Situation natürlich für die Piloten.

Also dass eine Promotion nicht vor falschen Angaben/Aussagen schützt, sehe ich nicht nur im Kollegenkreis, sondern sogar mit gewisser Regelmäßigkeit in einschlägigen Journalen.
Wichtiger ist doch vielmehr woher besagter Autor seine Angaben hat. Eigene Messung oder Referenzierung auf andere Quelle? Wenn eine solche Angabe oder ein Wert in einer (guten) Publikation auftritt, dann muss er auch belegt sein.

Gegen die kosmische Strahlung gibt es keinen Schutz, es sei denn, daß man einen Asteroiden als Cycler einrichtet und sich unter vielen Metern Material versteckt. Gegen Ausbrüche der Sonne kann man sich schützen, ohne extremen Aufwand.

Die Gammastrahlung wird wohl auch zukünftig ein Problem sein. Teilchenstrahlung lässt sich doch theoretisch mit einem Magnetfeld abschirmen - was bei der Gamma aber so nicht funktioniert.

Mal sehen was die Materialwissenschaft in Zukunft alles für Lösungen anbieten kann. Wer weis - in ferner Zukunft kann man vielleicht leichte Materialien mit Eigenschaften wie zB Blei herstellen.

Bis zum Mars würde es wohl auch ohne gehen - aber sollten wir nach dem inneren Sonnensystem mit dem Gedanken spielen das äussere zu erkunden, dann wird imho eine neue Technik benötigt.

Naja, abgelenkte/gebremste (gefladene) Teilchenstrahlung gibt dabei ihre Energie als Bremsstahlung ab, u.a. Röntgenstrahlung. Die Energie bleibt ja erhalten, bzw.mmuss irgendwo einwirken ...

Hmmm... Strahlenschutz...

Auf dem Mars bzw. Mond müsste man sich also in Höhlen bzw. unter die Oberfläche verkriechen - spätestens, wenn man die Modulphase hinter sich lassen und längerfristig dort bleiben möchte.

Soweit, so gut und klar.

Die Apollo-Flüge zum Mond hatten damals so gut wie keinen Strahlenschutz - und die Piloten leben teilweise bis heute noch. Offenbar war damals viel Glück im Spiel und heute würde man den Piloten dieses Risiko offenbar nicht mehr zumuten wollen.

Aber so wie SpaceX sein MCT für den Mars zusammenschustert, geht es wohl tatsächlich auch ohne.

Wenn man - davon mal abgesehen - ein RICHTIGES "Raumschiff" für einen Linienverkehr zum Mars bauen möchte, kommt man um einen zuverlässigen Strahlenschutz wohl nicht drumherum.

Und um Schwerkraft bzw. Fliehkraft.

Wenn man beides miteinander verbindet, kommt man - z.B. - auf ein "Fass".

Mich würde interessieren, wenn man die gesamte Aussenfläche von so einem Fass mit Blei verkleiden würde (damit niemand irgendwo hinrennen muss, wenn ein Sonnensturm droht), wie dick bzw. stark diese Verkleidung sein müsste.

Als Nicht-Physiker und Nicht-Biologe hätte ich gesagt, dass mit 5 cm Blei rundum, man sich keine Sorgen um irgendwelche Strahlen mehr machen müsste.

Natürlich hätte man genug andere Sorgen...

Als Nicht-Physiker und Nicht-Biologe hätte ich gesagt, dass mit 5 cm Blei rundum, man sich keine Sorgen um irgendwelche Strahlen mehr machen müsste.

Stimmt, dann startet das Ding nämlich nicht mehr und Strahlung ist überhaupt kein Thema.

Wenn eine massive Abschirmung nötig ist, was ich stark bezweifle, dann wird es ein Cycler sein müssen.

Hallo,

Als Nicht-Physiker und Nicht-Biologe hätte ich gesagt, dass mit 5 cm Blei rundum, man sich keine Sorgen um irgendwelche Strahlen mehr machen müsste.

Nehmen wir mal an, Du willst damit einen Zylinder von 3 Metern Durchmesser und 10 Metern Laenge verkleiden, dann benoetigst Du für Deinen Bleimantel 61 Tonnen Blei (11.3 Gramm/cm^3). Vielleicht doch ein bisschen unhandlich... Ausserdem würde das Blei von der kosmischen Strahlung aktiviert werden, Du würdest da also in einer radioaktiven Quelle reisen (na, damit koennte man vielleicht leben).

Gruss,
Volker

Soll das also heissen, dass Blei als Strahlenschutz im All kontraproduktiv wäre und damit entfällt?

Und das statt 5(?)cm Blei, doch 10 m Wasser oder 1 m Regolith viel besser wären? Wäre natürlich auch möglich bzw. nötig, aber... allein vom Zusammenbau im All her, wäre die relativ dünne Blei Abschirmung eben deutlich praktikabler gewesen.

PS: Wenn ich von einem Multiple-Way-Raumschiff mit interner Fliehkraft schreibe, dann meine ich natürlich nicht 3 x 10 m, sondern eher 50 x 150 m. Aber es gehr hier ja nicht um die Machbarkeit oder die Kosten, sondern nur um den Strahlenschutz.

Hallo,

Ihr wollt doch eher gegen kosmische Strahlung schützen, als gegen Gammastrahlung, richtig? Gegen high-energy cosmic rays hat man da wohl kaum eine Chance, aber die sind eher selten und daher kann man sich wohl auf die Teilchenstrahlung der Sonne konzentrieren. Wasser, Plastik, das sollte da funktionieren, da gibt's auch schon Studien von der NASA. Wasser bietet sich an, das benoetigt man ja sowieso, ob das nun Frisch- oder Brauchwasser ist, auch dazu gibt es Studien

Aber es gehr hier ja nicht um die Machbarkeit oder die Kosten, sondern nur um den Strahlenschutz.

Ein Strahlenschutz, der nicht machbar ist, ist kein Strahlenschutz. Wozu soll denn ein theoretischer Strahlenschutz gut sein?

Gruss,
Volker

Wie ich weiter oben im Thread mal geschrieben habe, hat Polyethylen offensichtlich sogar eine größere H-Dichte als Wasser, weswegen der Kunststoff bisher (auch auf der ISS) so gerne als Strahlenschutzbarriere eingesetzt wird.
Nachteilig ist eben:

a) es ist "totes" Material, da ich z.B. Wasser auch aufbrauchen kann, d.h. auf dem Zielplaneten für andere Dinge verwenden kann. Siehe auch Post von Volker.

b) kann man Wasser schön als Extrastart zu einem Raummodul schicken und dann einfach in seinen Bestimmungsort einleiten, d.h. die Gewichtsaspekte für ein Raummodul bei seinem Start sind entspannt. Denke auf dieses Pferd will z.B. Bigelow mit seinen Wasserkacheln bei seinem projizierten Deep Space Modul setzen.

Ich finds immer lustig, wie von vielen Seiten immer wieder kommt "Wasser ist ein guter Strahlenschutz und man braucht es ja sowieso".

Ansprache des Kapitäns : "Also Leute, es ist vielleicht ein bissel untergegangen (hahaha kleiner Scherz von mir) bei der Einweisung, aber das mitgeführte Wasser ist nur zum Strahlenschutz. Verbraucht wird davon nix! Wir werden also pulverförmige Nahrung zu uns nehmen. Wie bitte? Waschen? Also Gerüche werden nur bei schneller Änderung wahrgenommen. Bei langsamer nicht !!)

Das Wasser verschwindet doch nicht ... Wo immer es "verbraucht" wird, kommt es als Abwasser wieder raus, quasi komplette Massenerhaltung des Wassers. In einem geschlossenen Lebenserhaltungssystem wird dann entweder das Abwasser gelagert, oder wieder aufbereitet ... aber Wasser (im System) bleibt Wasser bleibt Wasser.

Wasser hat narürlich sehr gut Eigenschaften zum Strahlenschutz, ein Teil bleibt doch im Kreislauf erhalten. Ein Marsflug erfordert aber einen ganzen Komplex von Massnahmen, weil die unterschiedlichen Strahlen auch unterschiedliche Materialien verlangen, darunter:   

- Wasser (auch Polymere) als Schutz gegen schädliche Auswirkungen von Neutronenteilchen, erfordert die entsprechende Anbringung von Tanks im oder um Wohnmodul (Link vom Rosatom).

- Für Gamma-Strahlung brauchen wir aber Blei, Eisen, Stahl, Wolfram oder andere Materialien an denen auch geforscht wird.

- Neue hochwirksame Pharmaka.
 
Eine spezieller hochgeschütze Raum gegen galaktische Strahlung ist mit erheblicher Startmasse verbunden, senkt somit die Nutzlast der Marsreise. Primär gedacht für einen unerwarteten Strahlungsausbruch.

http://www.atomic-energy.ru/news/2014/12/02/53429

Hallo,

- Wasser (auch Polymere) als Schutz gegen schädliche Auswirkungen von Neutronenteilchen, erfordert die entsprechende Anbringung von Tanks im oder um Wohnmodul (Link vom Rosatom).

Kosmische Strahlung besteht vor allem aus geladenen Teilchen, also vor allem Protonen. Neutronen sind eher selten anzutreffen.
Direkte Gammastrahlung ist nicht das Problem, eher Gammastrahlung die aus der Wechselwirkung der geladenen Teilchen (mit Magnetfeldern oder eben mit der Abschirmung) entsteht.

Eine spezieller hochgeschütze Raum gegen galaktische Strahlung

Galaktische Strahlung? Hochenergetische kosmische Strahlung, oder was meinst Du? Davon gibt es nicht sooo viel, und die ist auch eher konstant. Die Sonne produziert signifikante Strahlungsausbrüche, eine Supernova oder ein Gamma-Ray Burst dürften unerheblich sein, denn beide finden ja in sehr grossen Entfernungen statt.

Gruss,
Volker

@ Volker

Habe schon gepostet, Quelle ist das Fachblatt "Science“ und die Daten von Mars Science Laborator. 

Fakt, nur fünf Prozent der gesamten Strahlungsbelastung beim einen Flug zum Mars kommt von der Sonne, die ist auch leicht abschirmbar. Der Rest, also 95%, ist die extrem energiereiche galaktische Strahlung, eine Abschirmung ist kaum möglich da die schweren Ionen auch 30 cm Stahlwände durchschlagen. Bei der Kollision mit Atomen im Material entstehen auch sekundäre Teilchen, die ebenfalls gesundheitsschädlich sind.

In diesem Zusammenhang wird übrigens im Buch Bigelow Aerospace vom Autor Eric Seedhouse tatsächlich behauptet, dass es der große Vorteil von Inflatablemodulen wäre, dass sie im Gegensatz zu metallischen Außenwänden weniger Sekundärstrahlung abgeben.

When exposed to cosmic rays or solar flares, metallic habitats may suffer from damaging secondary radiation wherein the metal creates a scattering effect. In contrast, due to nonmetallic material being used as the primary envelope, inflatables can significantly reduce this dangerous phenomenon.

Das ist doch Humbug, oder? Sekundärstrahlung taucht doch nicht nur primär in Metallen auf.