Überall im Weltraum gibt es Plasma und hochenergetische Strahlung. Diese stammen von der Sonne aus anderen galaktischen oder kosmischen Quellen oder durch Ionisierung von Atomen und Molekülen in der oberen Erdatmosphäre. Hauptkomponenten sind Elektronen, Protonen und schwere Ionen. Durch das Erdmagnetfeld gibt es auch eingefangene Elektronen und Protonen um die Erde herum, die sogenannten van Allen Strahlengürtel. Von der Sonne gibt es einmal den kontinuierlichen Sonnenwind und gelegentliche Ausbrüche von energetischen Protonen. Energien von Elektronen reichen bis zu einigen MeV von Protonen bis zu einigen 100 MeV und von schweren Ionen bis zu einigen GeV. Diese Strahlung hat Auswirkungen sowohl auf Astronauten als auch auf die Elektronik und andere empfindliche Komponenten von Satelliten (z.B. Solarzellen).
Bis zu Energien von etwa 50 eV spricht man von einem Plasma. Dieses kann zur elektrostatischen Aufladung von Satellitenoberflächen führen. Daraus resultierende Entladungen können Schäden verursachen. Ausbrüche von Plasma und Strahlung von der Sonne haben auch Auswirkungen auf die Erde, z.B. erzeugen sie die Polarlichter und sie können auch durch Wechselwirkung mit der Ionosphäre Kommunikation und Navigation beeinflussen. Durch Analyse von Strahlungsdaten und Beobachtung der Sonne versucht man Ausbrüche und Phasen besonders intensiver Strahlung vorherzusagen.
Lernziele:
- Aus welchen Teilchen besteht die Kosmische Strahlung?
- Was sind die Quellen kosmischer Strahlung?
- Wodurch wird die Erde vor hochenergetischer Strahlung geschützt?
- Welches sind die Schwachstellen dieses Schutzes?
- Wie entstehen Polarlichter?
- Was versteht man unter einem Teilchenschauer?
- Welchen Gefahren sind Astronauten durch kosmischer Strahlung ausgesetzt?
- Warum kann man Missionen zum
- Mond und Mars nicht mit der Aufenthaltsdauer auf der ISS skalieren?
- Welche Materialien werden zur Zeit bei der Suche nach Abschirmungen favorisiert?
- Warum stellt die hochenergetische, extrasolare Komponente ein besonderes Problem des Strahlenschutzes für Astronauten dar?
- Wie variiert diese im solaren Zyklus? (Achtung evtl. müssen sie selber recherchieren)