Bei einer Reise zum Mond oder zum Mars kann eine Besatzung eine Strahlendosis erhalten, die weit höher ist als die auf der Erde. Die NASA hat gerade MissionDPT vorgestellt, ein Werkzeug zur Abschätzung dieser Strahlenbelastung und der damit verbundenen akuten Risiken vor oder während einer Mission.
Das Prinzip besteht darin, in einer einzigen Oberfläche mehrere Modelle zu vereinen, die bereits verwendet werden, um die Strahlungsumgebung im Weltraum, die Abschirmung eines Fahrzeugs und den Transport von Teilchen durch Materie zu beschreiben. Das angestrebte Ergebnis ist eine Dosis, also ein Maß für die Energie, die die Strahlung im Gewebe oder in einem Dosimeter hinterlässt.
Das Orion-Raumschiff überfliegt den Mond während der Artemis-I-Mission am 21. November 2022.
Bild: NASA
Konkret kann MissionDPT für eine niedrige Erdumlaufbahn konfiguriert werden, aber auch für Flugbahnen, die über diese durch das Erdmagnetfeld geschützte Zone hinausgehen. Der Nutzer kann die geplante Flugbahn und die Abschirmung berücksichtigen, um eine auf die untersuchte Mission zugeschnittene Schätzung zu erhalten.
Die Autoren haben ihre Berechnungen mit Messungen verglichen, die mit Dosimetern während der Artemis-I-Mission und an Bord der Internationalen Raumstation durchgeführt wurden. Mit den bekannten Flugbahnen und Abschirmdateien liefern die Simulationen Ergebnisse, die den Messungen einigermaßen nahekommen.
Das Risiko wird bei Sonnenereignissen, die große Mengen energiereicher Teilchen ausstoßen, schwieriger zu bewältigen. MissionDPT integriert daher UMASEP, eine an der Universität Málaga entwickelte Reihe von Vorhersagemodellen. Diese können vor einem solchen Ereignis Informationen über die Dosis liefern.
Mit anderen Worten: Das Werkzeug dient nicht nur dazu, eine Reise Monate im Voraus vorzubereiten. Es kann auch einem Kontrollteam helfen, wenn während des Fluges eine gefährliche Sonnenaktivität auftritt.
Diese Kombination ermöglicht es auch, schwere historische Sonnenereignisse erneut durchzuspielen. Die Teams können so ein Fahrzeug, eine Flugbahn oder eine Schutzstrategie unter bereits beobachteten Bedingungen testen und anschließend die berechneten Dosen und geschätzten Risiken vergleichen. Bei einer bemannten Mission kann diese Information insbesondere dabei helfen zu entscheiden, wann man einen besser geschützten Bereich des Fahrzeugs aufsuchen sollte.
MissionDPT bleibt jedoch ein Simulations- und Vorhersagewerkzeug: Seine Ergebnisse hängen von den Modellen, den verfügbaren Daten und der Beschreibung der Abschirmung ab. Der nächste angekündigte Schritt ist sein Einsatz als operationelles Unterstützungswerkzeug für künftige Mond- und Marsmissionen, insbesondere in Situationen, in denen die Sonnenaktivität eine schnelle Entscheidung erfordert.