14.04.2021

Flug durch die südatlantische Anomalie

Nahe der Küste Brasiliens ist die kosmische Strahlung im erdnahen Orbit stärker, weil hier der Strahlungsgürtel besonders nah an die Erdoberfläche heranreicht.

Sind Crew und Passagiere einer erhöhten Strahlung ausgesetzt, wenn sie im Flugzeug den geografischen Bereich der süd­atlan­tischen Anomalie – kurz SAA – durch­queren? Eine Wissen­schaftlerin und zwei Wissen­schaftler vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt haben auf einem Nonstop-Flug zwischen Hamburg und den Falkland­inseln die genauen Strahlungs­werte ermittelt. Die ersten Ergebnisse liegen vor: Auf einer Reise­flug­höhe von 13,1 Kilo­metern wirkt die Erd­atmo­sphäre immer noch wie ein Schutz­schild gegen die kosmische Strahlung im geografischen SAA-Bereich.

Abb.: Daten des DLR-Satelliten Eu:CROPIS zeigen in sechs­hundert Kilo­metern...
Abb.: Daten des DLR-Satelliten Eu:CROPIS zeigen in sechs­hundert Kilo­metern Höhe die süd­atlan­tische Ano­malie (gelb). Mit dem Strah­lungs­mess­gerät RAMIS konnten während der Eu:CROPIS-Mission Daten nahe­zu um den ge­samten Erd­ball er­fasst werden. (Bild: DLR)

Die südatlantische Anomalie befindet sich vor der Küste Brasiliens. Sie entsteht durch die Verschiebung des Erd­magnet­felds: Die Achse des Magnet­felds verläuft nicht genau durch den Erd­mittel­punkt, sondern ist leicht geneigt. Deswegen reicht der Strahlungs­gürtel vor der Küste Südamerikas näher an die Erde heran. Das führt an dieser Stelle zu erhöhten Strahlen­belastungen im erdnahen Orbit, zum Beispiel auf der inter­nationalen Raum­station ISS. Grund­sätzlich ist das Leben auf der Erde sowohl durch ihr Magnet­feld als auch durch ihre Atmo­sphäre vor kosmischer Strahlung geschützt. Die Schutz­wirkung nimmt mit zunehmender Höhe ab.

„Für Linienflüge, die im geografischen Bereich der süd­atlan­tischen Anomalie unterwegs sind, konnte keine zusätzliche Strahlen­exposition nach­ge­wiesen werden. Das haben erste Analysen bereits bestätigt“, sagt Matthias Meier vom DLR-Institut für Luft- und Raum­fahrt­medizin in Köln. „Auf Reise­flug­höhen bis 13 Kilo­metern hat die SAA bei stabilen Weltraum­wetter­bedingungen keine Relevanz für die Strahlen­exposition.“ Das DLR-Team konnte an Bord eines Lufthansa Airbus A350-900 eigene Modell­rechnungen über­prüfen und Erkennt­nisse von früheren Mess­flügen erweitern. Das Passagier­flugzeug hat den gesamten geografischen Bereich der süd­atlan­tischen Anomalie konstant in 13 Kilometern Höhe durchquert. Die Mess­instrumente hatten ihren eigenen Platz in Reihe 15 des Flugzeugs: Sie sollten nah am Schwer­punkt des Airbus gelagert sein, damit sie von möglichen Turbulenzen nicht wesentlich beeinflusst werden.

Die Ergebnisse der Messungen sind besonders aussage­kräftig, weil derzeit der Einfluss der Sonne auf das Weltraum­wetter gering ist: Es gibt aktuell wenig Sonnen­aktivität und deswegen beispielsweise kaum Sonnen­flecken. „Sonnen­aktivität ist der Motor für den Sonnenwind, der einen wesent­lichen Einfluss darauf hat, wie viele energie­reiche Teilchen aus der Galaxis bis zur Erde vordringen können“, erklärt Meier. Das bedeutet einerseits, dass die galaktische kosmische Strahlung gerade vergleichs­weise intensiv ist. Anderer­seits bedeutet es, dass die Weltraum­wetter­bedingungen sehr stabil sind, weil das Erdmagnet­feld sowie die Strahlungs­gürtel durch die Sonne nicht wesentlich beeinflusst werden.

Seit Dezember 2018 erfasst der RAMIS-Detektor des Eu:CROPIS-Satelliten entsprechende Daten aus dem Weltraum. Hierbei konnte unter anderem der Anstieg der galaktisch kosmischen Strahlung bei einer verminderten solaren Aktivität deutlich gemessen werden. Der Satellit deckt durch seine Umlauf­bahn nahezu die gesamte Erdober­fläche ab. Dies ermöglicht es, die Veränderung der galaktisch kosmischen Strahlung in Abhängigkeit des Orbits und der Abschirmung des Erdmagnet­felds zu bestimmen.

DLR / RK

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