Gut abgeschirmt auf bemannter Mission zum Mars
Es gibt einige grundsätzliche Möglichkeiten, um die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung zu reduzieren, die im Weltall bis zu 100-mal höher als auf der Erde sein kann. Eine Vergrößerung des Abstands zur Strahlungsquelle, die Verkürzung der Expositionsdauer und die Verwendung geeigneter Abschirmungen sind die üblichen Ansätze. Entfernungen sind im Weltraum nicht relevant, da kosmische Strahlung isotrop ist. Und die Expositionsdauer soll nach den Plänen für die Erforschung und Kolonisierung eher ansteigen als kürzer werden. Eine passive Abschirmung ist die einfachste Gegenmaßnahme, aber die aktuellen Materialien bieten im Hinblick auf eine zumutbare Dicke, die im Weltraum angewandt werden kann, eine relativ schlechte Reduzierung der durch hochenergetische kosmische Strahlung abgegebenen Dosis. Im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts SR2S (Space radiation superconductive shield), experimentierten die Wissenschaftler mit Supraleitern, um eine aktive magnetische Abschirmung herzustellen, die kosmische Strahlung so ablenkt, wie das Magnetfeld der Erde unseren Planeten schützt. Ein um das Raumfahrzeug herum verlaufender, supraleitender Draht erzeugt ein starkes Magnetfeld, das 30.000 Mal stärker als das Magnetfeld der Erde ist. Das Magnetfeld wird sich über einen Durchmesser von ungefähr 10 m erstrecken. Es wird davon ausgegangen, dass die auf diese Weise erzielte Abschirmung eines bemannten Raumschiffs gegenüber ionisierender Strahlung eine Voraussetzung für Explorationsmissionen zum roten Planeten und für die Besiedlung von dessen Oberfläche ist. Ein Magnetfeld dieser Art könnte jedoch Strom entziehen, der für andere Anwendungen auf dem Raumschiff gebraucht wird. Die SR2S-Wissenschaftler wandten sich Supraleitern zu, durch die elektrische Ströme ungehindert fließen können. Dies bedeutet, dass diese Ströme ohne Zugang zu einer Energiequelle aufrechterhalten werden können. Die magnetische Abschirmung kann unter Verwendung von Sonnenenergie gespeist werden und über Jahre aufgeladen bleiben. Überdies arbeiten Supraleiter bei sehr niedrigen Temperaturen, was das Weltall zu einer idealen Anwendungsumgebung macht. Das SR2S-Team entschied sich für den Einsatz von Magnesiumdiborid. Dieses Material ist bei einer Temperatur von mehr als 10 Kelvin, Bedingungen ähnlich den Tiefen des Alls, supraleitend. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit einer komplexen Kühlung durch flüssiges Helium. Die supraleitende Spule neigt dazu, auf der der Sonne ausgesetzten Seite erwärmt zu werden, sodass sie tendenziell ihre Supraleitfähigkeit einbüßt. Im Rahmen des SR2S-Projekts wurde ein leichtgewichtiges, energiesparendes Kryosystem vorgeschlagen, um die Spule kühl zu halten. Die anvisierte Technologie hat sich als Technologietreiber mit zahlreichen terrestrischen Anwendungsmöglichkeiten erwiesen. Die supraleitenden Spulen sind gebaut und getestet worden. Die Resultate zeigen die Machbarkeit bezüglich einer Verwendung solcher Kabel für sehr leichte Magnete. Überdies wurde eine innovative, lange pulsierende Wärmeleitung entworfen und gebaut, die Potenzial für das kryotechnische Magnetsystem zeigt.
Schlüsselbegriffe
Bemannte Mission, ionisierende Strahlung, Weltraumforschung, SR2S, Magnetfeld, Supraleiter
