Astronomie

Können wir zum Planeten Mars reisen?

Können wir zum Planeten Mars reisen?

Die NASA hat ein Rätsel zu lösen: Können wir Menschen zum Mars schicken oder nicht? Es ist eine Frage der Strahlung. Wir wissen, wie viel Strahlung dort draußen zwischen Erde und Mars auf uns wartet, aber wir sind uns nicht sicher, wie der menschliche Körper darauf reagieren wird.

NASA-Astronauten sind gelegentlich seit 45 Jahren im All. Abgesehen von ein paar kurzen Ausflügen zum Mond, haben sie sich noch nie lange von der Erde ferngehalten. Der Weltraum ist voller Protonen, die durch Sonneneruptionen, Gammastrahlen von neugeborenen Schwarzen Löchern und kosmische Strahlen von Sternexplosionen verursacht werden. Eine lange Reise zum Mars ohne große Planeten in der Nähe, die als Schilde dienen, die diese Strahlung reflektieren, wird ein neues Abenteuer sein.

Die NASA misst die Strahlengefahr in krebserregenden Risikoeinheiten. Ein gesunder 40-jähriger Amerikaner, Nichtraucher, hat eine (enorme) Wahrscheinlichkeit von 20%, an Krebs zu sterben. Das bleibt auf der Erde. Wenn ich zum Mars reisen würde, würde sich das Risiko erhöhen. Die Frage ist, wie viel?

Laut einer Studie von 2001 über Menschen, die hohen Strahlungsdosen ausgesetzt waren - p. e. Überlebende der Atombomben von Hiroshima und ironischerweise Krebspatienten, die sich einer Strahlentherapie unterzogen haben - das Risiko einer bemannten Mission zum Mars über 1.000 Tage würde zwischen 1% und 19% liegen. Die wahrscheinlichste Antwort ist 3,4%, aber die Fehlerquote ist sehr groß. Das Lustige ist, dass es für Frauen noch schlimmer ist. Aufgrund der Brüste und Eierstöcke ist das Risiko bei weiblichen Astronauten fast doppelt so hoch wie bei ihren männlichen Partnern.

Die Forscher, die die Studie durchführten, gingen davon aus, dass das Raumschiff auf dem Mars hauptsächlich aus Aluminium wie der Apollo-Kapsel bestehen würde. Die "Haut" des Raumfahrzeugs würde fast die Hälfte der Strahlung absorbieren, die es traf.

Wenn der Prozentsatz des zusätzlichen Risikos nur geringfügig höher ist, ist dies in Ordnung. Wir könnten ein Raumschiff aus Aluminium bauen und zum Mars fahren. Aluminium ist aufgrund seiner Leichtigkeit und Festigkeit und der jahrzehntelangen Erfahrung der Ingenieure in der Luft- und Raumfahrtindustrie das bevorzugte Material für den Bau von Schiffen. Wenn es jedoch 19% wären, könnte unser 40-jähriger Astronaut an 20% Krebs und 19%, dh 39% nach seiner Rückkehr auf die Erde, sterben. Das ist nicht akzeptabel. Die Fehlerquote ist aus gutem Grund groß. Weltraumstrahlung ist eine einzigartige Mischung aus Gammastrahlen, hochenergetischen Protonen und kosmischen Strahlen. Ausbrüche von Atomexplosionen und Krebsbehandlungen, auf die sich viele Studien stützen, sind kein zuverlässiger Ersatz für "echte" Strahlung.

Die größte Bedrohung für Astronauten auf dem Weg zum Mars sind galaktische kosmische Strahlen. Diese Strahlen bestehen aus beschleunigten Teilchen, die fast mit Lichtgeschwindigkeit aus Explosionen entfernter Supernovae stammen. Am gefährlichsten sind stark ionisierte Kerne. Eine Welle dieser Strahlen würde die Hülle des Schiffes und die Haut von Menschen wie winzige Kanonenkugeln durchdringen und die Stränge von DNA-Molekülen zerbrechen, Gene beschädigen und Zellen töten.

Astronauten sind sehr selten einer vollen Dosis dieser Weltraumstrahlen ausgesetzt worden. Betrachten Sie die Internationale Raumstation (ISS), die nur 400 km über der Erdoberfläche umkreist. Der Körper unseres Planeten, der groß aussieht, fängt nur ein Drittel der kosmischen Strahlen ab, bevor sie die ISS erreichen. Ein weiteres Drittel wird von der Erdmagnetosphäre abgelenkt. Space-Shuttle-Astronauten profitieren von ähnlichen Ermäßigungen.

Die Astronauten des Apollo-Projekts, die zum Mond reisten, nahmen während ihrer Reise von der Erde zum Mond für einige Tage größere Dosen auf - etwa das Dreifache der ISS. Auf dem Weg zum Mond berichteten Apollo-Besatzungen von kosmischen Strahlenblitzen in ihrer Netzhaut, und jetzt, viele Jahre später, haben einige von ihnen Katarakte entwickelt. Andererseits scheinen sie nicht zu viel gelitten zu haben. Aber Astronauten, die zum Mars reisen, werden ein Jahr oder länger "draußen" sein. Wir können noch nicht zuverlässig abschätzen, was die kosmischen Strahlen mit uns machen werden, wenn wir ihnen so lange ausgesetzt sind.

Das herauszufinden ist die Aufgabe des neuen NASA Space Radiation Laboratory (NSRL), das sich in den Räumlichkeiten des Brookhaven National Laboratory in New York befindet und dem US-Energieministerium untersteht. UU und es wurde im Oktober 2003 eingeweiht. In der NSRL gibt es Teilchenbeschleuniger, die kosmische Strahlen simulieren können. Die Forscher setzen Säugetierzellen und -gewebe Teilchenbündeln aus und untersuchen dann den Schaden. Ziel ist es, die Unsicherheit bei den Risikoeinschätzungen für 2015 auf nur einen geringen Prozentsatz zu reduzieren.

Sobald wir das Risiko kennen, kann die NASA entscheiden, welche Art von Raumfahrzeug gebaut werden soll. Es ist möglich, dass gewöhnliche Baumaterialien wie Aluminium nicht gut genug sind. Wie wäre es mit einem Plastikschiff?

Kunststoffe sind reich an Wasserstoff, einem Element, das als Absorber für kosmische Strahlen großartige Arbeit leistet. Beispielsweise absorbiert Polyethylen, aus dem auch Müllsäcke hergestellt werden, 20% mehr kosmische Strahlung als Aluminium. Eine vom Marshall Space Flight Center entwickelte Form von verstärktem Polyethylen ist zehnmal fester als Aluminium und außerdem leichter. Dies könnte das Material werden, das für den Bau des Raumfahrzeugs ausgewählt wurde, wenn wir es billig genug machen können.

Wenn der Kunststoff nicht gut genug wäre, könnte die Anwesenheit von reinem Wasserstoff erforderlich sein. Flüssiger Wasserstoff blockiert die kosmischen Strahlen von Liter zu Liter 2, 5-mal besser als Aluminium. Einige fortschrittliche Raumschiffkonstruktionen benötigen große Tanks mit flüssigem Wasserstoff als Treibstoff, sodass wir die Besatzung vor Strahlung schützen können, indem wir die Kabinen mit den Tanks umhüllen.

Können wir zum Mars gehen? Vielleicht, aber zuerst müssen wir die Frage lösen, welcher Strahlung unser Körper widerstehen kann und welche Art von Raumfahrzeug wir bauen müssen.

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