Das Welt­raum­strah­lungs­ex­pe­ri­ment MA­RE auf der Missi­on Ar­te­mis I

Die "Crew" der Artemis-I-Mission zum Mond
Die "Crew" der Ar­te­mis-I-Missi­on zum Mond
Bild 1/12, Credit: NASA/Lockheed Martin/DLR

Die "Crew" der Artemis-I-Mission zum Mond

Die bei­den Mess­pup­pen des Ex­pe­ri­ments MA­RE (Ma­tros­h­ka Astro­Rad Ra­dia­ti­on Ex­pe­ri­ment), die mit der ers­ten Missi­on Ar­te­mis I der NA­SA zum Mond flie­gen, neh­men zwei der Pas­sa­gier­sit­ze der Ori­on-Kap­sel ein (Sitz #3 und Sitz #4).
MA­RE: Der Strah­len­be­las­tung auf dem Weg zum Mond auf der Spur
Video 2/12, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten
Helga und Zohar auf ihren Plätzen im Cockpit des Orion-Raumschiffs
Hel­ga und Zo­har auf ih­ren Plät­zen im Cock­pit des Ori­on-Raum­schiffs
Bild 3/12, Credit: NASA/LM/DLR

Helga und Zohar auf ihren Plätzen im Cockpit des Orion-Raumschiffs

Die bei­den DLR-Strah­lungs­mess­pup­pen Hel­ga und Zo­har des Ex­pe­ri­ments MA­RE sind nun be­reit für ih­ren Flug zum Mond und wie­der zu­rück.
Auf dem Weg zum Mond
Auf dem Weg zum Mond
Bild 4/12, Credit: ©NASA, Bildmontage: DLR

Auf dem Weg zum Mond

Das Ori­on-Raum­schiff soll den Mond mehr­mals um­run­den und dann wie­der zur Er­de zu­rück­keh­ren.
Zusammenbau der Messpuppe Helga
Zu­sam­men­bau der Mess­pup­pe Hel­ga
Bild 5/12, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Zusammenbau der Messpuppe Helga

Die Strah­len­mess­pup­pe Hel­ga fliegt für das Pro­jekt MA­RE mit ih­rer "Zwil­lings­schwes­ter" Zo­har zur Strah­lungs­mes­sung und Eva­lu­ie­rung der Schutz­wes­te Astro­Rad im NA­SA-Raum­schiff Ori­on zum Mond und zu­rück. Die bei­den Mess­kör­per, so­ge­nann­ten Phan­to­me, be­ste­hen aus je­weils 38 Schei­ben und sind 95 Zen­ti­me­ter groß. Im In­ne­ren der bei­den be­fin­den sich Or­ga­ne und Kno­chen aus Kunst­stoff un­ter­schied­li­cher Dich­te. Dort und auf der Ober­flä­che sind pro Phan­tom über 6000 pas­si­ve Strah­lungs­de­tek­to­ren aus klei­nen Kris­tal­len und ins­ge­samt 16 ak­ti­ve De­tek­to­ren (M-42) des DLR an den strah­len­emp­find­lichs­ten Or­ga­nen des Kör­pers - Lun­ge, Ma­gen, Ge­bär­mut­ter und Kno­chen­mark - ein­ge­baut.
Zohar mit Weste in ihrem Sitz
Zo­har mit Wes­te in ih­rem Sitz
Bild 6/12, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Zohar mit Weste in ihrem Sitz

Die Strah­len­mess­pup­pe Zo­har fliegt für das Pro­jekt MA­RE mit ih­rer "Zwil­lings­schwes­ter" Hel­ga zur Strah­lungs­mes­sung und Eva­lu­ie­rung der Schutz­wes­te Astro­Rad im NA­SA-Raum­schiff Ori­on zum Mond und zu­rück. Die bei­den Mess­kör­per, so­ge­nann­ten Phan­to­me, be­ste­hen aus je­weils 38 Schei­ben und sind 95 Zen­ti­me­ter groß. Im In­ne­ren der bei­den be­fin­den sich Or­ga­ne und Kno­chen aus Kunst­stoff un­ter­schied­li­cher Dich­te. Dort und auf der Ober­flä­che sind pro Phan­tom über 6000 pas­si­ve Strah­lungs­de­tek­to­ren aus klei­nen Kris­tal­len und ins­ge­samt 16 ak­ti­ve De­tek­to­ren (M-42) des DLR an den strah­len­emp­find­lichs­ten Or­ga­nen des Kör­pers - Lun­ge, Ma­gen, Ge­bär­mut­ter und Kno­chen­mark - ein­ge­baut.
HELGA-Aufbau
Hel­gas Auf­bau
Bild 7/12, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Helgas Aufbau

Das DLR-Phan­tom Hel­ga ist aus 38 Schich­ten auf­ge­baut mit rund 1400 Po­si­tio­nen zur Auf­nah­me von Strah­lungs­de­tek­to­ren.
Bartos Przybyla und Thomas Berger beim Aufsetzen des Kopfes von Helga
Hel­gas Auf­bau
Bild 8/12, Credit: © DLR

Helgas Aufbau

Bar­tos Przy­by­la (links) und MA­RE-PI Dr. Tho­mas Ber­ger (rechts) beim Auf­set­zen des Kop­fes von Hel­ga
MARE-Logo
MA­RE-Lo­go
Bild 9/12, Credit: DLR

MARE-Logo

MA­RE-Lo­go
Auf­bau von Hel­ga
Video 10/12, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Aufbau von Helga

Länge: 00:00:11
Die Strah­len­mess­pup­pe Hel­ga fliegt für das Pro­jekt MA­RE mit ih­rer "Zwil­lings­schwes­ter" Zo­har zur Strah­lungs­mes­sung und Eva­lu­ie­rung der Schutz­wes­te Astro­Rad im NA­SA-Raum­schiff Ori­on zum Mond und zu­rück. Die bei­den Mess­kör­per, so­ge­nann­ten Phan­to­me, be­ste­hen aus je­weils 38 Schei­ben und sind 95 Zen­ti­me­ter groß. Im In­ne­ren der bei­den be­fin­den sich Or­ga­ne und Kno­chen aus Kunst­stoff un­ter­schied­li­cher Dich­te.
Auf­bau von Zo­har
Video 11/12, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Aufbau von Zohar

Länge: 00:00:28
Die Strah­len­mess­pup­pe Zo­har fliegt für das Pro­jekt MA­RE mit ih­rer "Zwil­lings­schwes­ter" Hel­ga zur Strah­lungs­mes­sung und Eva­lu­ie­rung der Schutz­wes­te Astro­Rad im NA­SA-Raum­schiff Ori­on zum Mond und zu­rück. Die bei­den Mess­kör­per, so­ge­nann­ten Phan­to­me, be­ste­hen aus je­weils 38 Schei­ben und sind 95 Zen­ti­me­ter groß. Im In­ne­ren der bei­den be­fin­den sich Or­ga­ne und Kno­chen aus Kunst­stoff un­ter­schied­li­cher Dich­te.
Aktiver Strahlungsdetektor M-42
Ak­ti­ver Strah­lungs­de­tek­tor M-42
Bild 12/12, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Aktiver Strahlungsdetektor M-42

Das Ex­pe­ri­ment MA­RE (Ma­tros­h­ka Astro­Rad Ra­dia­ti­on Ex­pe­ri­ment) un­ter­sucht mit­tels zwei­er bau­glei­cher Mess­pup­pen, die mit der ers­ten Missi­on Ar­te­mis 1 der NA­SA zum Mond flie­gen, die Strah­len­be­las­tung wäh­rend des ge­sam­ten Flu­ges. Die bei­den Mess­kör­per, so­ge­nann­ten Phan­to­me, be­ste­hen aus je­weils 38 Schei­ben und sind 95 Zen­ti­me­ter groß. Im In­ne­ren der bei­den be­fin­den sich Or­ga­ne und Kno­chen aus Kunst­stoff un­ter­schied­li­cher Dich­te. Dort und auf der Ober­flä­che sind über 6000 pas­si­ve Strah­lungs­de­tek­to­ren aus klei­nen Kris­tal­len so­wie 16 ak­ti­ve De­tek­to­ren an den strah­len­emp­find­lichs­ten Or­ga­nen des Kör­pers - Lun­ge, Ma­gen, Ge­bär­mut­ter und Kno­chen­mark - ein­ge­baut.

Außerhalb des schützenden Erdmagnetfelds ist der Mensch einer sehr hohen Strahlung ausgesetzt. Die Strahlenbelastung auf dem Mond ist zum Beispiel rund 800 Mal höher als auf der Erde. Die kosmische Strahlung kann das Krebsrisiko erhöhen oder das Sehvermögen schädigen. Hinzu kommt die Gefahr durch solare Teilchenereignisse – diese werden durch Explosionen auf der Sonne hervorgerufen und setzen den Menschen in sehr kurzer Zeit einer extrem hohen Dosis Strahlung aus, was zur Strahlenkrankheit führen kann. Deshalb ist es für zukünftige Missionen entscheidend, das Strahlenrisiko zu kennen und Schutzmaßnahmen für die Astronautinnen und Astronauten zu entwickeln. Das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geleitete MARE-Experiment (Matroshka AstroRad Radiation Experiment) untersucht mittels zweier baugleicher Messpuppen, die mit der ersten Mission Artemis I der NASA zum Mond fliegen, die Strahlenbelastung während des gesamten Fluges.

Die „Messpuppen-Zwillinge“ sind weiblichen Körpern samt seinen Fortpflanzungsorganen nachempfunden, sodass die Strahlungsdosis in den besonders strahlungsempfindlichen Organen gemessen werden kann. Eine von ihnen – Helga – fliegt ungeschützt zum Mond, die andere – Zohar - trägt eine neu entwickelte Strahlenschutzweste. Die Weste deckt den Oberkörper, die Gebärmutter sowie die blutbildenden Organe ab. Im Vergleich der beiden Datensätze lässt sich dann ermitteln, in welchem Ausmaß die Weste eine Astronautin vor schädlicher Strahlenbelastung schützen würde.

Helga und Zohar – zwei Phantom-Astronautinnen messen die Strahlenbelastung auf dem Weg zum Mond

Die beiden Messkörper, sogenannten Phantome, bestehen aus jeweils 38 Scheiben, sind 95 Zentimeter groß und 36 Kilogramm schwer. Zohar wiegt mit der Schutzweste sogar 62 Kilogramm. Im Inneren der beiden befinden sich Organe und Knochen aus Kunststoff unterschiedlicher Dichte. Dort und auf der Oberfläche sind über 6000 passive Strahlungsdetektoren aus kleinen Kristallen sowie 16 aktive Detektoren an den strahlenempfindlichsten Organen des Körpers - Lunge, Magen, Gebärmutter und Knochenmark - eingebaut. Die passiven Strahlungsmessgeräte (Dosimeter) messen kontinuierlich und liefern so einen über die gesamte Missionszeit summierten Wert der Strahlung. Mit dem Auslesen der Kristalle entsteht ein dreidimensionales Abbild des menschlichen Körpers, das zeigt, wie hoch die Strahlenbelastung während eines Mondfluges insgesamt auf Knochen und Organe an unterschiedlichen Stellen ist.

Die aktiven, batteriebetriebenen Detektoren erfassen zusätzlich die aktuelle Strahlenbelastung mit einer zeitlichen Auflösung von fünf Minuten. So können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nachvollziehen, unter welchen Bedingungen und in welchen Phasen der Mission welche Strahlenbelastung auf die Körperteile einwirkt.

Mit MARE wird auch erstmals die Strahlenbelastung auf den weiblichen Organismus außerhalb der Umlaufbahn der Internationalen Raumstation ISS gemessen. Frauen haben ein allgemein höheres Risiko als Männer, an Krebs zu erkranken. Daher ist es wichtig, die Schutzmaßnahmen für die Besatzungen zukünftiger Langzeitmissionen auf Grundlage dieser Daten zu entwickeln.

Zum ersten Mal werden mit MARE auch kontinuierlich Messdaten erfasst, mit denen sich bestimmen lässt, wie hoch die Strahlungsbelastung zu bestimmten Zeitpunkten während des Flugs zum Mond innerhalb des Raumschiffs war. Dies wird unter anderem mit 16 vom DLR entwickelten Strahlungsmessgeräten, den sogenannten DLR M-42 erfolgen.

Messungen der kosmischen Strahlung auf der ISS

Die Strahlenbelastung, der die Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS ausgesetzt sind, wird seit Jahren vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin untersucht. Ab 2004 war für eineinhalb Jahre eine „männliche“ Messpuppe (Matroshka) an der Außenwand der ISS angebracht, um zu ermitteln, wie hoch die Strahlenbelastung während eines Außenbordeinsatzes ist. Später wurde mit ihr auch im Inneren der ISS in verschiedenen Modulen die kosmische Strahlung erfasst. Seit 2012 misst das DLR-Experiment DOSIS 3D im Columbus-Labor der Raumstation. Mit den Ergebnissen wird ein 3D-Modell der Strahlenbelastung auf der Raumstation erstellt.

Während der Artemis-I-Mission wird sich das Orion-Raumschiff fast über eine halbe Million Kilometer weit von der Erde entfernen – das ist weiter als jemals zuvor ein Crew-Raumschiff geflogen ist. Beste Voraussetzungen, um mithilfe der Testpuppen jede Menge Daten zu sammeln, die die Reise für die zukünftigen „leibhaftigen“ Besatzungen sicher machen.

MARE: Größtes Experiment außerhalb des erdnahen Orbits

Das Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) leitet das Experiment. Hauptprojektpartner sind die israelische Raumfahrtagentur ISA, der israelische Industriepartner StemRad, der die AstroRad-Schutzweste entwickelt hat, sowie Lockheed Martin und die NASA. MARE stellt in seiner Komplexität und in seiner internationalen Zusammenarbeit mit zahlreichen Universitäten und Forschungseinrichtungen aus Europa, Japan und den USA das größte Experiment zur Bestimmung der Strahlenbelastung für Astronautinnen und Astronauten dar, das jemals den erdnahen Orbit verlassen hat. Die während Artemis I durchgeführten Messungen werden wertvolle Daten zur Risikobewertung und -minderung für künftige Erkundungsmissionen liefern und eine für den Menschen sichere Erforschung des Weltraums ermöglichen.

Kontakt
  • Elke Heinemann
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Kom­mu­ni­ka­ti­on und Pres­se
    Telefon: +49 2203 601-2867
    Linder Höhe
    51147 Köln
    Kontaktieren
  • Dr. Thomas Berger
    Lei­ter Ex­pe­ri­ment MA­RE
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Luft- und Raum­fahrt­me­di­zin
    Strah­len­bio­lo­gie
    Linder Höhe
    51147 Köln
    Kontaktieren

Hauptmenü