Damit Astronauten auf dem Weg zum Mond oder in Zukunft auch zum Mars möglichst wenig Strahlungsschäden abbekommen, ist eine genaue Vorhersage der radioaktiven Sonnenaktivitäten wichtig. Nun gibt es eine neue Messmethode, welche das Eintreffen von solaren Protonen bis zu zirka einer Stunde vorhersagen kann. So könnten sich die Astronauten rechtzeitig in geschütztere Quartiere zurückziehen, wie die Forscher in der Zeitschrift „Space Weather“ berichten.
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Kurzfristige und langfristige Veränderungen an einem Ort in der Erdatmosphäre werden als Wetter und Klima bezeichnet. Seit den 1950er Jahren ist bekannt, dass sich die Erde in der erweiterten Atmosphäre der Sonne befindet, der Sonnenkorona, deren innerer Rand bei einer Sonnenfinsternis zu sehen ist. Deshalb werden die kurzfristigen und langfristigen Schwankungen, denen die Erde aufgrund der veränderlich aktiven Sonne unterworfen ist, auch als Weltraumwetter und Weltraumklima bezeichnet. Auf kurzen Zeitskalen sind es die solaren Störungen, wie koronale Massenausbrüche, und die damit verbundenen energiereichen geladenen Teilchen, die zum Naturschauspiel der Nordlichter, aber auch zur radioaktiven Gefährdung von Astronauten führen.
Altes Instrument liefert neue Erkenntnisse
Die Erforschung der physikalischen Prozesse solcher Störungen ist ein wissenschaftliches Ziel des Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), das im Dezember 1995 gestartet wurde. An Bord dieses Weltraum-Observatoriums befindet sich das Teilcheninstrument EPHIN (Elektronen-Protonen-Helium-Instrument), das an der Christian-Albrechts-Universität (CAU) zu Kiel entwickelt und gebaut wurde.
Obwohl das Instrument sich bereits zwölf Jahre im Weltraum befindet und Temperaturen unterhalb von -40 Grad Celsius und oberhalb von 40 Grad Celsius überstehen musste, funktioniert es auch heute noch einwandfrei. EPHIN besteht aus einem Sensorkopf und einer Elektronikbox. Der Sensor ist das Herzstück der Apparatur und setzt sich aus einer Anordnung von Halbleiterdetektoren und einem Antikoinzidenzdetektor zusammen, der es erlaubt, Elektronen und Protonen sowie Helium im Energiebereich der Sonne zu messen.
Halbleiterdetektor als Objektiv
In Analogie zu einem optischen Teleskop dienen die Halbleiterdetektoren als Objektive, Okulare und Spektrometer und der Antikoinzidenzdetektor als Teleskoptubus. Die Kieler Messungen werden umgehend über das Internet der wissenschaftlichen Gemeinschaft zugänglich gemacht. Anhand der Daten lassen sich die Energie-Freisetzung und -Beschleunigung in der solaren Atmosphäre sowie Proben von solarem atmosphärischem Material erforschen.
So gibt das Elektronensignal einen Hinweis auf das Strahlungsniveau, welches bis zu einer Stunde vor dem Eintreffen wesentlich gesundheitsschädlicherer Ionen warnen kann. Mithilfe der neuen Auswertungsmethode erlaubt dies erstmals eine Vorhersage der radioaktiven Strahlung, der Astronauten bei außergewöhnlicher Sonnenaktivität außerhalb des schützenden Erdmagnetfeldes ausgesetzt würden. Sie können rechtzeitig entscheiden, ob sie sich in geschütztere Quartiere zurückziehen müssen. Nach Aussage des für Astronautensicherheit zuständigen Mediziners am NASA Johnson Space Center kann damit die Gefahr für Astronauten, Strahlungskrankheit zu erleiden, reduziert werden.
(Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 25.05.2007 – AHE)
