Warum können wir auf dem Mars nicht die gleiche Strahlungsabschirmung verwenden, die wir verwendet haben, als wir zum Mond geflogen sind?

Beachten Sie, dass dies etwas mit dieser Frage zusammenhängt , aber hier frage ich speziell nach der Eignung der Verwendung vorhandener Abschirmungen für Marsreisen.

Hier bei Business Insider geht es um diesen Artikel und das Video mit dem Titel „Wissenschaftler haben ein großes Problem bei der Reise zum Mars übersehen – und sie befürchten, dass es sich um eine Selbstmordmission handeln könnte“ .

Der Artikel sagt Folgendes:

Zum Mars zu fliegen, könnte gefährlicher sein, als wir dachten. Das Hauptproblem ist die hochenergetische Weltraumstrahlung. Wissenschaftler wissen, dass kosmische Strahlung die DNA schädigen kann. Sie hatten einfach übersehen, wie schlimm es werden konnte.

Ein Team untersuchte erneut, wie beschädigte DNA Krebs verursachen kann. Anschließend schätzten sie die Strahlenbelastung im Weltraum und auf dem Mars. Ihre Ergebnisse sind verheerend.

Das Krebsrisiko auf dem Mars ist doppelt so hoch wie bisher angenommen.

Es kommt darauf an, wie sich beschädigte DNA im ganzen Körper ausbreitet. Eine detaillierte Studie an Mäusen zeigt eine unheimliche Seite der Strahlung. Beschädigte DNA bleibt nicht einfach für sich.

Es sendet Signale an gesunde Zellen in der Nähe, was die Mutation der gesunden Zellen auslöst, was mehr Krebs verursachen könnte.

Der Schutz durch das Erdmagnetfeld, auf den in dem Artikel Bezug genommen wird, erfolgt durch die Van-Allen-Gürtel (die durch das Erdmagnetfeld an Ort und Stelle gehalten werden), die kosmische Strahlen und hochenergetische Teilchen von der Sonne einfangen.

In Anbetracht der Tatsache, dass sich sowohl Mond als auch Mars vollständig außerhalb der Van-Allen-Gürtel befinden (im Gegensatz zur ISS, die sich unterhalb der Gürtel befindet), müssen wir bei der Reise zum Mond einen (relativ leichten) Strahlenschutz gehabt haben.

Daher dachte ich, dass man diese Abschirmung zB vorab zum Mars schicken könnte (zB auf einer Art Versorgungsschiff mit Roboterbesatzung).

Dafür müssten sich die Astronauten auf dem Mars freilich immer innerhalb von Strukturen aufhalten, die mit einer solchen Abschirmung gebaut wurden (außer für relativ kurze Momente, wie es bei der Mondlandung der Fall war). Das klingt für mich aber nicht sehr ungewöhnlich.

Also die Frage die ich stellen möchte:

Warum ist Strahlung ein Problem, wenn man zum Mars reist oder dort lebt, wenn man dieselbe Abschirmung wie zuvor verwenden kann? Dh was macht die bestehenden Schildtechnologien ungeeignet?

Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass eine Reise zum Mond einige Tage dauerte. Eine Reise zum Mars würde Monate dauern.
Die Strahlungsabschirmung, die wir benutzten, um zum Mond zu gehen, war im Grunde "Beobachten Sie die Sonne und hoffen Sie, dass wir rechtzeitig eine Sonneneruption entdecken können, um den Start abzubrechen".
Ein weiterer Unterschied ist, dass wir uns damals einfach nicht so sehr darum gekümmert haben.

Antworten (2)

Strahlenbelastung ist ein kumulatives Risiko. Je mehr Strahlung Sie erhalten, desto wahrscheinlicher ist es, dass Sie an Krebs erkranken.

Die Apollo-Missionen dauerten nicht länger als zwei Wochen; Die Astronauten, die diese Missionen flogen, akzeptierten diese Strahlendosis mit den damit verbundenen Gesundheitsrisiken.

Eine bemannte Marsmission wird mindestens Monate dauern. Für die treibstoffeffizientesten Missionspläne beträgt die Gesamtzeit einschließlich des Aufenthalts auf dem Mars etwa 32 Monate. Wir gehen also von einer 50- bis 100-fachen Strahlenbelastung aus.

Darüber hinaus könnte eine während der Fahrt auftretende Sonneneruption die Besatzung sofort schwächen oder sogar töten . Fackeln dieser Art sind selten, also wurde das Risiko für Apollo akzeptiert, aber auch hier sind die Chancen, auf eine solche Fackel zu stoßen, mit dem längeren Reisefenster einer Marsmission viel höher.

universetoday.com/107093/… gibt einige Details. tl;dr: Eine vollständige Reise gibt 1 Sv oder 5% Chance auf tödlichen Krebs, während die NASA-Richtlinien das Risiko unter 3% halten sollen.
Die kombinierte Beeinträchtigung durch stochastische Effekte (überschüssiger Krebs und vererbbare Effekte) liegt tatsächlich bei etwa 5 % pro Sv. Tatsächlich beträgt der aktuelle Wert für Krebs, den wir im Strahlenschutz verwenden, 4,1 %/Sv für Erwachsene [ICRP 2007]. Der bisher verwendete Wert betrug 4,8 % [ICRP 1990].
@Loong Der Effekt pro Sv wird nur bei Exposition über eine sehr kurze Zeit beobachtet.

Zusätzlich zu dem, was Russell Borogove über das kumulative Risiko sagt, gehen Sie von einer falschen Annahme aus – dass die Apollo-Kapseln abgeschirmt waren.

Die Apollo-Kapseln hatten nicht nur keine Abschirmung, sondern eine Abschirmung wurde als unerwünscht angesehen . Es gibt zwei Hauptstrahlungsbedrohungen im Weltraum: kosmische Strahlung und Sonneneruptionen.

Ihre "Verteidigung" gegen Sonneneruptionen sollte starten, wenn sie nicht erwartet wurden. Hätte eine Fackel eine Apollo-Kapsel getroffen, hätten wir die Besatzung verloren. Die Booster waren einfach nicht stark genug, um die notwendige Masse zu heben.

Kosmische Strahlen haben eine viel niedrigere Dosis, aber sie sind sehr, sehr hochenergetische Teilchen und es ist schwierig, sie abzuschirmen. Schlechte Arbeit zu leisten ist tatsächlich schlimmer , als nichts zu tun. Die Sache ist, sie kommen heiß genug herein, dass sie dich direkt durchdringen, die meiste Energie verbleibt im Teilchen. Stellen Sie einen unzureichenden Schild in den Weg und ein Partikel schlägt andere los, die andere losschlagen, erhalten Sie einen ganzen Schauer von viel energieärmeren Partikeln und Ihr Körper absorbiert tatsächlich die Energie, die durch den Schild dringt.

Die Abschirmung gegen sie ist weitaus schwieriger als die Abschirmung gegen Sonneneruptionen. Gegen Sonneneruptionen können wir die Dinge zumindest so arrangieren, dass die gesamte zusätzliche Masse, die sie tragen (Nahrung, Treibstoff usw.), zwischen ihnen und der Sonne ist. Ein Schild, der kosmische Strahlen stoppen kann, ist jedoch einfach unpraktisch, um ihn auf einer chemischen Rakete zu heben, Punkt.

Hast du vielleicht an Bremsstrahlung gedacht ? In diesem Fall halte ich Ihre Beschreibung eines "Partikelschauers" für falsch.
@DevSolar Für hochenergetische Teilchen, die in dichte Materie eindringen, wird Bremsstrahlung durch Paarproduktion verbunden, und beide zusammen erzeugen Teilchenschauer . Ich denke, das ist es, woran Loren gedacht hat. Ein bekanntes Problem bei der Strahlenabschirmung (dünne Abschirmung kann schlimmer sein als gar keine Abschirmung).
@Dubu - Die NASA-Seite von 2005 gibt an, dass die Sonneneruptions-Exposition für Apollo CM plausibel subtödlich ist, "weniger als 35 rem an den blutbildenden Organen des Astronauten". Ist das durch die neuere Strahlenforschung überholt?
Nein, er meint weder Bremsstrahlung noch Paarbildung, beides Prozesse, bei denen Materie benötigt wird, aber nicht von den Teilchen beeinflusst wird. Hochenergetische kosmische Strahlen sind hauptsächlich Protonen, die Kerne jeglicher Materie in Stücke schlagen. Die Energie / der Impuls wird mit diesen Teilen geteilt, was zu einem Teilchenschauer mit immer noch viel Energie führt.
Wie wäre es, das Magnetfeld der Erde mit Elektromagneten zu imitieren?
@Michael Das Magnetfeld der Erde hält Van-Allen-Gürtel an Ort und Stelle, die die Aufgabe der Abschirmung übernehmen. Das künstliche Magnetfeld müsste etwas Materie aufnehmen, um als Abschirmung zu wirken, das Feld selbst würde nicht ausreichen (und das Aufnehmen von Materie im Weltraum wäre der problematische Teil, denke ich).
@Pavel: Der Wiki-Artikel zum Van-Allen-Gürtel klingt so, als ob das Magnetfeld die eigentliche Aufgabe erfüllt. Die Partikel landen einfach im Gürtel (ich denke, sie sind nicht zahlreich genug, um viel von sich aus zu blockieren, sonst hätten wir Probleme, durch sie hindurchzusehen).
@Michael , es gibt ein Projekt, das in diese Richtung geht . Scheint aber jetzt inaktiv zu sein. Ich schätze, die notwendigen Supraleiter sind leichter als ein massiver Bleischirm; OTOH ist es wahrscheinlich viel schwieriger, sie richtig zum Laufen zu bringen.
@Pavel Ich würde es eher so ausdrücken: Die Van-Allen-Gürtel sind ein Nebeneffekt der Partikeleinfangeigenschaften eines Magnetfelds .
@Michael Magnetische und elektromagnetische Abschirmtechniken können Sonneneruptionsenergien abschirmen, jedoch nur gegen die kosmischen Strahlen mit niedrigerer Energie. Zumindest machen sie die Dinge nicht schlimmer, wenn sie es auch nicht schaffen, einen zu stoppen. (Und elektromagnetische Abschirmungen senken tatsächlich die Energie derjenigen, die durchkommen.)