Weltraumstrahlung

Weltraumstrahlung umfasst drei Hauptquellen: Galaktische Kosmische Strahlung (GCR, hochenergetische Teilchen aus der Milchstraße), Solare Partikel-Events (SPE, Ausbrüche geladener Teilchen bei Sonneneruptionen) und die in den Van-Allen-Gürteln gefangene Strahlung.

Auf der ISS, die innerhalb des Erdmagnetfelds operiert, erhalten Astronauten etwa 150–200 Millisievert pro halbes Jahr, rund das 100-Fache der Belastung auf der Erde. Auf dem Weg zum Mars oder auf der Mondoberfläche, wo kein Magnetfeld schützt, steigt die Dosis drastisch.

Die biologischen Schäden sind vielfältig: DNA-Doppelstrangbrüche, erhöhtes Krebsrisiko, kardiovaskuläre Degeneration und kognitive Beeinträchtigungen. Die NASA-Zwillingsstudie (2015–2016) an Scott und Mark Kelly zeigte Chromosomenveränderungen bei Scott nach 340 Tagen im All, die mit Strahlung in Zusammenhang stehen.

Für Mars-Missionen (Gesamtdauer 2–3 Jahre) wird die kumulative Dosis auf 900–1.200 mSv geschätzt. Die NASA begrenzt die zulässige Karrieredosis auf einen Wert, der das Krebsrisiko um maximal 3 % über das Basisrisiko erhöht. Schutzmaßnahmen umfassen Polyethylen-Abschirmung, wasserhaltige Schutzräume und pharmazeutische Radioprotektoren, die in der Entwicklung sind.

Gerade die galaktische kosmische Strahlung ist das Problem, das sich am hartnäckigsten der Abschirmung entzieht. Während ein Sonnensturm mit einem gut geschützten Schutzraum überbrückt werden kann, treffen die extrem energiereichen schweren Atomkerne der galaktischen Strahlung ständig und aus allen Richtungen ein. Dünne Abschirmung kann sie sogar verschlimmern, weil die Teilchen beim Durchschlagen Sekundärstrahlung erzeugen, einen Schauer aus weiteren Teilchen. Ein wirksamer Schutz erfordert daher entweder sehr viel Masse, etwa Wasser, Treibstoff oder Mondregolith um das Habitat, oder gänzlich neue Ansätze wie aktive Magnetfelder, die geladene Teilchen ablenken, ähnlich dem natürlichen Erdmagnetfeld. Beides ist auf einem Raumschiff schwer umzusetzen. Deshalb gilt die Strahlung als eine der härtesten Hürden für eine bemannte Marsmission, und neben besserer Abschirmung wird intensiv an Medikamenten geforscht, die Zellschäden begrenzen, sowie an einer Missionsplanung, die die Reisezeit und damit die Gesamtdosis so weit wie möglich verkürzt.