Leitung: Dr. Matthias Meier
Das Leben auf der Erde ist durch die Atmosphäre und das Magnetfeld sehr effektiv vor extraterrestrischer Strahlung geschützt. Die Wirkung dieses natürlichen Schutzes nimmt mit zunehmender Höhe über dem Erdboden ab, was im Bereich der Luftfahrt zu entsprechend erhöhten Expositionen führt, die hauptsächlich durch die galaktische kosmische Strahlung, die kontinuierlich auf die Erde einfällt, hervorgerufen werden. Durch Wechselwirkungen mit den Atomen der Atmosphärenbestandteile werden sekundäre Teilchen (z.B. Neutronen, Elektronen, Protonen, Pionen und Myonen) erzeugt. Da niederenergetische Teilchen vom Erdmagnetfeld abgelenkt werden, gibt es eine starke Breitengradabhängigkeit sowohl für das primäre als auch das sekundäre Strahlungsfeld, deren Intensitäten zu kleineren Breitengraden hin abnehmen.
Der berufliche Strahlenschutz für Flugzeugbesatzungen ist in Deutschland seit 2001 gesetzlich geregelt. In der Praxis werden die entsprechenden Strahlenexpositionen anhand der Flugroute durch das sehr komplexe Strahlungsfeld in der Erdatmosphäre mit Modellrechnungen abgeschätzt. Das DLR führt seit 2004 regelmäßig Messflüge in Zusammenarbeit mit mehreren deutschen Luftfahrtunternehmen zur Qualitätskontrolle der Modellrechnungen und zur Untersuchung der Variation der Strahlenexposition in Abhängigkeit der Sonnenaktivität durch. Diese Messungen der Strahlenexposition ergaben Dosisraten von ungefähr 2 bis 10 µSv/h durch die galaktische kosmische Strahlung auf Flughöhen zwischen 10 und 13 km, abhängig vom Breitengrad und der Sonnenaktivität innerhalb des solaren Zyklus und zeigten bisher eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit den entsprechenden Modellrechnungen.
Weltraumwetterereignisse, die mit der Emission sehr energiereicher Teilchen verbunden sind, können grundsätzlich auch zu kurzzeitig signifikant erhöhten Expositionen in der Luftfahrt führen, insbesondere im Polarbereich. Dies findet allerdings nur äußerst selten statt; die meisten dieser Weltraumwetterereignisse führen sogar aufgrund des durch diese Teilchen erzeugten Magnetfelds zu einer Reduktion der Strahlenexposition auf Reiseflughöhen. Eine genaue Aussage über die Auswirkungen eines Weltraumwetterereignisses auf die Strahlenexposition ist im Einzelfall nur aufgrund einer umfangreichen Analyse auf der Grundlage verfügbarer Informationen möglich. Das DLR arbeitet an der Analyse solcher Ereignisse, der Entwicklung zeitnaher Weltraumwetterwarnungen und operationeller Verfahren für Flugbetriebe, um die Strahlenexposition für Fliegendes Personal und Passagiere auch unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte unter Berücksichtigung aller Umstände des Einzelfalls so gering wie möglich zu halten (weitere Informationen finden Sie unter: Sonnenaktivität reduziert Strahlenexposition am Himmel).