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. Dazu zählen die Vergrößerung des Abstands zur Strahlungsquelle, die Verkürzung der Belastungszeit und Abschirmungen. Entfernungen sind im Weltraum nicht relevant, so dass die kosmische Strahlung isotrop ist. Und die Zeit soll nach den Plänen in Hinsicht auf Erforschung und Kolonisierung eher verlängert als verkürzt werden.

Abschirmung ist die einfachste der Gegenmaßnahmen, aber die üblichen Materialien bieten eine relativ schlechte Reduzierung der durch hochenergetische kosmische Strahlung zu verzeichnenden Dosis. Im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts "Space radiation superconductive shield" (SR2S) experimentieren die Wissenschaftler mit Supraleitern zur magnetischen Abschirmung, die kosmische Strahlung auf die Weise ablenken soll, wie das Magnetfeld der Erde unseren Planeten schützt.

Ein um das Raumfahrzeug herum verlaufender, elektrisch geladener Draht erzeugt ein starkes Magnetfeld, das 3 000 Mal stärker als das Magnetfeld der Erde ist. Das Magnetfeld wird sich über einen Durchmesser von ungefähr 10 m erstrecken. Die Projektpartner gehen davon aus, 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 somit Supraleitern zu, durch die elektrische Ströme ungehindert fließen können, was letztlich bedeutet, dass man diese Ströme ohne Zugang zu einer Energiequelle aufrechterhalten kann. Die magnetische Abschirmung kann durch die Sonne gespeist werden und über Jahre aufgeladen bleiben.

Überdies arbeiten Supraleiter bei sehr niedrigen Temperaturen, was das Weltall zur idealen Umgebung ihrer Anwendung macht. Die SR2S-Wissenschaftler haben sich für den Einsatz von Magnesiumdiborid entschieden. Dieses neu entdeckte Material ist bei einer Temperatur von 10 Kelvin supraleitend, was vergleichbar mit den Tiefen des Alls ist, wodurch die Notwendigkeit einer Kühlung durch flüssiges Helium entfällt.

Allerdings neigt die supraleitende Spule dazu, auf der der Sonne zugewandten Seite geringfügig erwärmt zu werden, so dass sie doch ihre Supraleitfähigkeit einbüßen würde. Zu den SR2S-Projektresultaten zählen daher leichtgewichtige, energiesparende Kryosysteme, welche die Spule kühl halten. Die geplante bemannte Mission zum Mars hat sich somit bisher als eine außergewöhnliche Triebkraft der technologischen Entwicklung erwiesen, von der in erster Linie Anwendungen auf der Erde profitieren werden.