Erste Messungen der Strahlendosis auf dem Mond

Schon in wenigen Jahren sollen wieder Menschen auf dem Mond landen – und dort sogar länger verweilen. Auf dem Erd­trabanten ist die Welt­raum­strahlung jedoch ein erheb­liches Risiko. Die Apollo-Astro­nauten trugen deshalb Dosi­meter mit sich, welche die Strahlen­belastung rudimentär maßen. Jetzt berichten Wissen­schaftler aus China und Deutsch­land über die ersten zeit­lich auf­ge­lösten Messungen der Strahlung auf dem Mond.

Das für diese Messungen verwendete Experi­ment an Bord der chine­sischen Mond­sonde Changé-4, das „Lunar Lander Neutron and Dosimetry“ LND, wurde im Auftrag des Deutschen Zentrum für Luft- und Raum­fahrt DLR mit Mitteln des Bundes­ministeriums für Wirtschaft und Energie von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel entwickelt und gebaut. Die Messungen des LND erlauben die Berechnung der Äquivalent­dosis, die wichtig ist, um die biologischen Effekte der Weltraum­strahlung auf den Menschen abzu­schätzen. „Die von uns gemessene Strahlen­belastung ist ein gutes Maß für die Strahlung inner­halb eines Astronauten­anzuges“, sagt Thomas Berger vom DLR.

Die Messungen ergeben eine Äquivalent­dosis­leistung von etwa sechzig Mikro­sievert pro Stunde. Das sei eine erheb­liche Belastung für den Menschen, sagt Robert Wimmer-Schwein­gruber von Uni Kiel, dessen Team das Instrument entwickelt und gebaut hat: „Wir Menschen sind eben nicht wirklich gemacht für die Weltraum­strahlung. Allerdings können und sollten sich Astro­nauten bei einem längeren Aufenthalt auf dem Mond möglichst vor ihr abschirmen, zum Beispiel indem sie ihre Behausung mit einer dicken Schicht Mondgestein bedecken.“ So ließe sich bei Langzeit­aufent­halten auf dem Mond das Risiko der Astronauten für Krebs und andere Erkrankungen senken.

Chang’e-4 war am 3. Januar 2019 auf der Rückseite des Mondes gelandet. Das Gerät der Uni Kiel misst jeweils tagsüber und bleibt, wie alle anderen wissen­schaft­lichen Geräte, während der sehr kalten und fast zwei Wochen dauernden Mondnacht ausge­schaltet, um Energie zu sparen. Gerät und Lander sollten mindestens ein Jahr lang messen und haben dieses Ziel bereits über­troffen. Die Daten des Geräts und des Landers werden über den Relais­satelliten Queqiao, der sich hinter dem Mond befindet, zur Erde übertragen.

Auch hinsichtlich zukünftiger inter­planetarer Missionen sind die gewonnen Daten relevant. Da der Mond weder ein schützendes Magnetfeld noch eine Atmosphäre besitzt, ist das Strahlungs­feld auf der Mond­ober­fläche dem im inter­planetaren Raum ähnlich, abgesehen von der Abschirmung durch den Mond selbst. „Deshalb werden die Messungen des LND auch verwendet, um Modelle zu über­prüfen und weiter­zu­entwickeln, die für zukünftige Missionen einge­setzt werden können“, so Wimmer-Schwein­gruber. „Wenn zum Beispiel eine bemannte Mission gen Mars aufbricht, kann durch die neuen Erkenntnisse vorab die erwartete Strahlen­exposition verläss­licher abgeschätzt werden. Dabei ist es wichtig, dass der Detektor auch gewisse Rück­schlüsse auf die Zusammen­setzung des Strahlungs­feldes zulässt.“

CAU / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  S. Zhang et al.: First measurements of the radiation dose on the lunar surface, Sci. Adv. 6, eaaz1334 (2020); DOI: 10.1126/sciadv.aaz1334
• Abt. Extraterrestrische Physik (R. Wimmer-Schweingruber), Institut für experimentelle und angewandte Physik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Mission Chang’e-4, China National Space Administration, China