Wenn es darum geht, Missionen zum Mars und zu anderen entfernten Orten im Sonnensystem zu planen, ist die Bedrohung durch Strahlung zu einem Elefanten im Raum geworden. Ob es sich um die von der NASA vorgeschlagene „Reise zum Mars“ handelt, um SpaceXs Pläne, regelmäßige Flüge zum Mars durchzuführen, oder um einen anderen Plan, um Missionen mit Besatzung über den Low Earth Orbit (LEO) hinaus zu senden, die langfristige Exposition gegenüber Weltraumstrahlung und die damit verbundenen Gesundheitsrisiken ein unbestreitbares Problem.
Aber wie das alte Sprichwort sagt: "Für jedes Problem gibt es eine Lösung"; ganz zu schweigen von "Notwendigkeit ist die Mutter der Erfindung". Und wie Vertreter des Human Research Program der NASA kürzlich angedeutet haben, wird die Herausforderung durch die Weltraumstrahlung die Agentur nicht von ihren Explorationszielen abhalten. Zwischen Strahlenschutz und Bemühungen zur Schadensminderung plant die NASA, die Mission zum Mars und darüber hinaus fortzusetzen.
Seit Beginn des Weltraumzeitalters haben Wissenschaftler verstanden, wie der Weltraum jenseits des Erdmagnetfelds von Strahlung durchdrungen wird. Dies umfasst galaktische kosmische Strahlen (GCRs), Sonnenpartikelereignisse (SPEs) und die Van-Allen-Strahlungsgürtel, die eingeschlossene Weltraumstrahlung enthalten. Viel wurde auch durch die ISS gelernt, die weiterhin Möglichkeiten bietet, die Auswirkungen der Exposition gegenüber Weltraumstrahlung und Mikrogravitation zu untersuchen.
Zum Beispiel erhalten Astronauten, obwohl sie im Erdmagnetfeld umkreisen, mehr als die zehnfache Strahlungsmenge, als die Menschen hier auf der Erde durchschnittlich erleben. Die NASA ist in der Lage, Besatzungen vor SPEs zu schützen, indem sie ihnen rät, in stärker abgeschirmten Bereichen der Station Schutz zu suchen - beispielsweise im in Russland gebauten Zvezda-Servicemodul oder im in den USA gebauten Destiny-Labor.
GCRs sind jedoch eher eine Herausforderung. Diese energetischen Teilchen, die hauptsächlich aus hochenergetischen Protonen und Atomkernen bestehen, können von überall in unserer Galaxie kommen und sogar Metall durchdringen. Erschwerend kommt hinzu, dass diese Partikel beim Durchschneiden von Material eine Kaskadenreaktion von Partikeln erzeugen und Neutronen, Protonen und andere Partikel in alle Richtungen senden.
Diese „Sekundärstrahlung“ kann manchmal ein größeres Risiko darstellen als die GCRs selbst. Und neuere Studien haben gezeigt, dass die Bedrohung, die sie für lebendes Gewebe darstellen, auch einen Kaskadeneffekt haben kann, bei dem sich Schäden an einer Zelle auf andere ausbreiten können. Dr. Lisa Simonsen, Wissenschaftlerin für Weltraumstrahlungselemente bei der HRP der NASA, erklärte:
„Einer der schwierigsten Teile für die Reise des Menschen zum Mars ist das Risiko einer Strahlenexposition sowie die Auswirkungen der Exposition auf den Flug und die langfristigen gesundheitlichen Folgen. Diese ionisierende Strahlung wandert durch lebendes Gewebe und lagert Energie ab, die die DNA strukturell schädigt und viele zelluläre Prozesse verändert. “
Um diesem Risiko zu begegnen, evaluiert die NASA derzeit verschiedene Materialien und Konzepte, um die Besatzungen vor GCRs zu schützen. Diese Materialien werden ein wesentlicher Bestandteil zukünftiger Weltraummissionen sein. Experimente mit diesen Materialien und deren Einbau in Transportfahrzeuge, Lebensräume und Raumanzüge finden derzeit im NASA Space Radiation Laboratory (NSRL) statt.
Gleichzeitig untersucht die NASA auch pharmazeutische Gegenmaßnahmen, die sich als wirksamer als Strahlenschutz erweisen könnten. Beispielsweise werden Kaliumiodid, Diethylentriaminpentaacietinsäure (DTPA) und der als „Preußischblau“ bekannte Farbstoff seit Jahrzehnten zur Behandlung von Strahlenkrankheiten eingesetzt. Während Langzeitmissionen müssen Astronauten wahrscheinlich tägliche Dosen von Strahlenmedikamenten einnehmen, um die Strahlenbelastung zu verringern.
Technologien zur Erkennung und Abschwächung der Weltraumstrahlung werden auch von der Advanced Exploration Systems Division der NASA entwickelt. Dazu gehören der Hybrid Electronic Radiation Assessor für das Raumschiff Orion und eine Reihe persönlicher und betrieblicher Dosimeter für die ISS. Es gibt auch Instrumente, von denen erwartet wird, dass sie eine wichtige Rolle spielen, wenn die Mission zum Mars mit Besatzung beginnt.
Wer kann den Radiation Assessment Detector (RAD) vergessen, der eines der ersten Instrumente war, die zum Mars geschickt wurden, um zukünftige menschliche Erkundungsbemühungen zu informieren? Dieses Instrument ist für die Identifizierung und Messung von Strahlung auf der Marsoberfläche verantwortlich, sei es Strahlung aus dem Weltraum oder Sekundärstrahlung, die von kosmischen Strahlen erzeugt wird, die mit der Marsatmosphäre und -oberfläche interagieren.
Aufgrund dieser und anderer Vorbereitungen hoffen viele bei der NASA natürlich, dass die Risiken der Weltraumstrahlung angegangen werden können und werden. Wie Pat Troutman, der Leiter der strategischen Analyse der menschlichen Exploration bei der NASA, kürzlich in einer Pressemitteilung der NASA feststellte:
"Einige Leute denken, dass Strahlung die NASA davon abhält, Menschen zum Mars zu schicken, aber das ist nicht die aktuelle Situation. Wenn wir die verschiedenen Schadensbegrenzungstechniken addieren, sind wir optimistisch, dass dies zu einer erfolgreichen Marsmission mit einer gesunden Besatzung führen wird, die nach ihrer Rückkehr zur Erde ein sehr langes und produktives Leben führen wird.
Wissenschaftler beschäftigen sich auch mit laufenden Studien zum Weltraumwetter, um bessere Prognosewerkzeuge und Gegenmaßnahmen zu entwickeln. Last but not least versuchen mehrere Organisationen, kleinere, schnellere Raumfahrzeuge zu entwickeln, um die Reisezeiten (und damit die Strahlenbelastung) zu verkürzen. Zusammengenommen sind alle diese Strategien für Langzeit-Raumflüge zum Mars und zu anderen Orten im gesamten Sonnensystem erforderlich.
Zugegeben, es sind noch erhebliche Forschungsarbeiten erforderlich, bevor wir mit Sicherheit sagen können, dass Missionen mit Besatzung zum Mars und darüber hinaus sicher sind oder zumindest keine unüberschaubaren Risiken darstellen. Die Tatsache, dass die NASA diese Bedürfnisse aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet, zeigt, wie engagiert sie sich dafür einsetzen, dass eine solche Mission in den kommenden Jahrzehnten stattfinden wird.
"Mars ist die beste Option, die wir derzeit haben, um die langfristige menschliche Präsenz auszubauen", sagte Troutman. „Wir haben bereits wertvolle Ressourcen für die Erhaltung des Menschen gefunden, wie z. B. Wassereis direkt unter der Oberfläche und frühere geologische und klimatische Beweise dafür, dass der Mars zu einer Zeit lebensfähige Bedingungen hatte. Was wir über den Mars lernen, wird uns mehr über die Vergangenheit und Zukunft der Erde erzählen und kann dazu beitragen, zu beantworten, ob Leben jenseits unseres Planeten existiert. "
Über die NASA hinaus hat Roscosmos, die chinesische nationale Weltraumbehörde (CSNA), auch Interesse an der Durchführung einer Mission mit Besatzung zum Roten Planeten bekundet, möglicherweise zwischen den 2040er oder noch in den 2060er Jahren. Während die Europäische Weltraumorganisation (ESA) keine aktiven Pläne hat, Astronauten zum Mars zu schicken, sehen sie die Errichtung eines internationalen Monddorfes als einen wichtigen Schritt in Richtung dieses Ziels.
Über den öffentlichen Sektor hinaus untersuchen Unternehmen wie SpaceX und gemeinnützige Organisationen wie MarsOne mögliche Strategien zum Schutz und zur Abschwächung der Weltraumstrahlung. Elon Musk äußerte sich (insbesondere in letzter Zeit) sehr lautstark über seine Pläne, in naher Zukunft regelmäßig zum Mars zu reisen, indem er das Interplanetary Transport System (ITS) - auch als BFR bekannt - einsetzt, ganz zu schweigen von der Gründung einer Kolonie auf dem Planeten.
Und Baas Landsdorp hat angegeben, dass die Organisation, die er gegründet hat, um eine menschliche Präsenz auf dem Mars aufzubauen, Wege finden wird, um der Bedrohung durch Strahlung zu begegnen, unabhängig davon, was ein bestimmter Bericht des MIT sagt! Unabhängig von den Herausforderungen gibt es einfach keinen Mangel an Menschen, die sehen wollen, wie die Menschheit zum Mars geht und möglicherweise sogar dort bleibt!
Schauen Sie sich auch dieses Video über das Human Research Program mit freundlicher Genehmigung der NASA an:
