Wie gefährlich ist die kosmische Strahlung für den Menschen?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Die Erde ist eine einzigartige Wiege aller Lebewesen. Geschützt durch seine Atmosphäre und sein Magnetfeld können wir nicht an Strahlungsgefahren denken, außer an diejenigen, die wir mit unseren eigenen Händen erzeugen. Alle Projekte der Weltraumforschung – nah und fern – stoßen jedoch immer auf das Problem der Strahlensicherheit. Der Weltraum ist lebensfeindlich. Wir werden dort nicht erwartet.

Die Umlaufbahn der Internationalen Raumstation ISS wurde mehrmals angehoben und beträgt nun über 400 km. Dies geschah, um das fliegende Labor aus den dichten Schichten der Atmosphäre zu entfernen, wo Gasmoleküle den Flug noch deutlich bremsen und die Station an Höhe verliert. Um den Orbit nicht zu oft zu korrigieren, wäre es gut, die Station noch höher anzuheben, aber das geht nicht. Der untere Strahlungsgürtel (Protonen) beginnt etwa 500 km von der Erde entfernt. Ein langer Flug in einem der Strahlungsgürtel (und es gibt zwei davon) wird für die Besatzungen katastrophal sein.

Kosmonauten-Liquidator

Dennoch kann nicht gesagt werden, dass in der Höhe, in der die ISS derzeit fliegt, kein Strahlenschutzproblem besteht. Erstens gibt es im Südatlantik eine sogenannte brasilianische oder südatlantische magnetische Anomalie. Hier scheint das Erdmagnetfeld abzusacken und damit liegt der untere Strahlungsgürtel näher an der Oberfläche. Und die ISS berührt es immer noch, wenn sie in diesem Bereich fliegt.

Zweitens ist der Mensch im Weltraum durch galaktische Strahlung bedroht – ein Strom geladener Teilchen, der aus allen Richtungen und mit enormer Geschwindigkeit rauscht, erzeugt durch Supernova-Explosionen oder durch die Aktivität von Pulsaren, Quasaren und anderen anormalen Sternkörpern. Ein Teil dieser Teilchen wird vom Erdmagnetfeld (einer der Faktoren bei der Bildung von Strahlungsgürteln) zurückgehalten, während der andere Teil bei Kollisionen mit Gasmolekülen in der Atmosphäre Energie verliert.

Etwas erreicht die Erdoberfläche, sodass auf unserem Planeten absolut überall ein kleiner radioaktiver Hintergrund vorhanden ist. Im Durchschnitt erhält eine auf der Erde lebende Person, die nicht mit Strahlenquellen zu tun hat, jährlich eine Dosis von 1 Millisievert (mSv). Ein Astronaut auf der ISS verdient 0,5–0,7 mSv. Täglich!

Strahlungsgürtel

Die Strahlungsgürtel der Erde sind Regionen der Magnetosphäre, in denen sich hochenergetische geladene Teilchen ansammeln. Der innere Gürtel besteht hauptsächlich aus Protonen, der äußere aus Elektronen. Im Jahr 2012 wurde vom NASA-Satelliten ein weiterer Gürtel entdeckt, der sich zwischen den beiden bekannten befindet.

„Ein interessanter Vergleich ist möglich“, sagt Vyacheslav Shurshakov, Leiter der Abteilung Strahlensicherheit von Kosmonauten am Institut für biomedizinische Probleme der Russischen Akademie der Wissenschaften, Kandidat für Physikalische und Mathematische Wissenschaften. - Die zulässige Jahresdosis für einen Mitarbeiter eines Kernkraftwerks wird mit 20 mSv angenommen - 20 Mal mehr, als ein normaler Mensch erhält. Für Notfallspezialisten, diese speziell geschulten Personen, beträgt die maximale Jahresdosis 200 mSv. Das ist schon 200-mal mehr als die übliche Dosis und … praktisch so viel, wie ein Astronaut, der ein Jahr auf der ISS gearbeitet hat, bekommt.“

Derzeit hat die Medizin eine maximale Dosisgrenze festgelegt, die zu Lebzeiten nicht überschritten werden darf, um ernsthafte gesundheitliche Probleme zu vermeiden. Dies ist 1000 mSv oder 1 Sv. So kann selbst ein KKW-Mitarbeiter mit seinen Standards fünfzig Jahre ruhig arbeiten, ohne sich um irgendetwas kümmern zu müssen.

Der Astronaut hingegen wird in nur fünf Jahren sein Limit ausreizen. Aber selbst nach vier Jahren Flugzeit und Erreichen der legalen 800 mSv wird er kaum einen neuen Flug von einjähriger Dauer bekommen, da eine Überschreitung des Limits droht.

„Ein weiterer Faktor der Strahlengefahr im Weltraum“, erklärt Vyacheslav Shurshakov, – ist die Aktivität der Sonne, insbesondere die sogenannten Protonenemissionen. Im Moment eines Auswurfs kann ein Astronaut auf der ISS in kurzer Zeit zusätzliche 30 mSv empfangen. Es ist gut, dass solare Protonenereignisse selten auftreten - 1-2 Mal in einem 11-jährigen Sonnenaktivitätszyklus. Es ist schlimm, dass diese Prozesse stochastisch, in zufälliger Reihenfolge und schwer vorherzusagen sind.

Ich kann mich nicht daran erinnern, dass wir von unserer Wissenschaft im Voraus vor der bevorstehenden Freilassung gewarnt worden wären. Dies ist normalerweise nicht der Fall. Dosimeter auf der ISS zeigen plötzlich eine Zunahme im Hintergrund, wir rufen Spezialisten auf der Sonne an und erhalten eine Bestätigung: Ja, es gibt eine anomale Aktivität unseres Sterns. Wegen solch plötzlicher Sonnenprotonenereignisse wissen wir nie genau, welche Dosis der Astronaut von seinem Flug mitbringen wird."

Verrückte Partikel

Strahlungsprobleme für Besatzungen, die zum Mars fliegen, werden bereits auf der Erde beginnen. Ein Schiff mit einem Gewicht von 100 Tonnen oder mehr muss lange Zeit in einer erdnahen Umlaufbahn beschleunigt werden, und ein Teil dieser Flugbahn wird innerhalb der Strahlungsgürtel verlaufen. Das sind keine Stunden mehr, sondern Tage und Wochen. Darüber hinaus - über die Magnetosphäre und die galaktische Strahlung in ihrer ursprünglichen Form hinausgehend - viele schwere geladene Teilchen, deren Aufprall unter dem "Schirm" des Erdmagnetfelds wenig zu spüren ist.

„Das Problem ist“, sagt Vyacheslav Shurshakov, „dass die Wirkung von Partikeln auf kritische Organe des menschlichen Körpers (zum Beispiel das Nervensystem) heute wenig untersucht wurde. Vielleicht führt die Strahlung dazu, dass der Astronaut das Gedächtnis verliert, abnormale Verhaltensreaktionen und Aggression verursacht. Und es ist sehr wahrscheinlich, dass diese Effekte nicht dosisabhängig sind. Solange nicht genügend Daten über die Existenz lebender Organismen außerhalb des Erdmagnetfeldes gesammelt wurden, ist es sehr riskant, auf lange Weltraumexpeditionen zu gehen."

Wenn Strahlenschutzexperten vorschlagen, dass die Konstrukteure von Raumfahrzeugen die Biosicherheit erhöhen, beantworten sie eine scheinbar recht rationale Frage: „Was ist das Problem? Ist einer der Kosmonauten an Strahlenkrankheit gestorben? Leider sind die Strahlendosen an Bord nicht einmal der Raumschiffe der Zukunft, sondern der üblichen ISS, obwohl sie in die Standards passen, keineswegs ungefährlich.

Aus irgendeinem Grund beschwerten sich sowjetische Kosmonauten nie über ihr Sehvermögen - anscheinend hatten sie Angst um ihre Karriere, aber amerikanische Daten zeigen eindeutig, dass kosmische Strahlung das Risiko von Katarakten und Linsentrübungen erhöht. Bluttests von Astronauten zeigen nach jedem Weltraumflug eine Zunahme von Chromosomenaberrationen in Lymphozyten, die in der Medizin als Tumormarker gelten. Im Allgemeinen wurde geschlussfolgert, dass die Einnahme einer zulässigen Dosis von 1 Sv während der Lebenszeit das Leben im Durchschnitt um drei Jahre verkürzt.

Mondrisiken

Eines der "starken" Argumente der Befürworter der "Mondverschwörung" ist die Behauptung, dass das Überqueren der Strahlungsgürtel und der Aufenthalt auf dem Mond, wo es kein Magnetfeld gibt, den unvermeidlichen Tod von Astronauten an der Strahlenkrankheit verursachen würden. Amerikanische Astronauten mussten wirklich die Strahlungsgürtel der Erde überqueren - Protonen und elektronische. Dies geschah jedoch nur für wenige Stunden, und die Dosen, die die Apollo-Crews während der Missionen erhielten, erwiesen sich als signifikant, aber vergleichbar mit denen, die die Oldtimer der ISS erhielten. „Natürlich hatten die Amerikaner Glück“, sagt Vyacheslav Shurshakov, „schließlich ist während ihrer Flüge kein einziges Solarprotonen-Ereignis passiert. In diesem Fall würden Astronauten subletale Dosen erhalten - nicht 30 mSv, sondern 3 Sv.

Machen Sie Ihre Handtücher nass

„Wir, Spezialisten auf dem Gebiet des Strahlenschutzes“, sagt Vyacheslav Shurshakov, „ bestehen darauf, dass der Schutz der Besatzungen verstärkt wird. Auf der ISS beispielsweise sind die Kabinen der Kosmonauten am stärksten gefährdet, wo sie sich ausruhen. Dort gibt es keine zusätzliche Masse, und nur eine mehrere Millimeter dicke Metallwand trennt einen Menschen vom Weltraum. Wenn wir diese Barriere auf das in der Radiologie akzeptierte Wasseräquivalent reduzieren, sind es nur noch 1 cm Wasser.

Zum Vergleich: Die Erdatmosphäre, unter der wir uns vor Strahlung verstecken, entspricht 10 m Wasser. Wir haben kürzlich vorgeschlagen, die Kabinen von Astronauten mit einer zusätzlichen Schicht wassergetränkter Handtücher und Servietten zu schützen, was die Auswirkungen der Strahlung stark reduzieren würde. Medikamente zum Schutz vor Strahlung werden entwickelt, obwohl sie auf der ISS noch nicht zum Einsatz kommen.

Vielleicht gelingt es uns in Zukunft mit den Methoden der Medizin und der Gentechnik, den menschlichen Körper so zu verbessern, dass seine kritischen Organe resistenter gegen Strahlungsfaktoren sind. Aber auf jeden Fall kann man Langstreckenflüge ins All vergessen, wenn die Wissenschaft diesem Problem keine Aufmerksamkeit schenkt."