mac
Registriertes Mitglied
An anderer Stelle habe ich bereits auf einen Artikel hingewiesen, der sich mit dem Strahlenrisiko für die Besatzung einer Marsmission beschäftigt.
Inzwischen habe ich ihn als Volltext vorliegen (Papier) und will versuchen ihn ohne wesentliche inhaltliche Auslassungen wiederzugeben. Ich hoffe dass die Übersetzung und Zusammenfassung ein ausreichender Eigenanteil ist, um das Copyright nicht zu verletzen.
Die Zusammenfassung beginnt hier:
Zwei verschiedene Strahlenqualitäten werden unterschieden:
1. Kosmische Strahlung GCR (Galactic cosmic radiation), Atomkerne (Protonen und oberhalb von Protonen überwiegend geradzahliges Z: um einige zu nennen: Helium, Kohlenstoff, Eisen auch Nickel (schwerer als Eisen)). Energie: breites Plateau bei 1 – 2 GeV. Überwiegend sog. hoch-LET-Strahlung (LET linearer Energietransfer)
Dosisleistung: Während eines solaren Maximums (Siehe Punkt 2) 0,3 Sv/Jahr und 1 Sv/Jahr bei einem solaren Minimum. (Anmerkung von mir: Die Zuordnungen sind kein Schreibfehler Mehr Wind, mehr Schutz. Ende meiner Anmerkung)
2. Sonnenwind und solar particle events SPE als Folge von Flares
Schwerere Atomkerne spielen hier eine weit untergeordnete Rolle verglichen zur kosmischen Strahlung. Überwiegend Elektronen, Protonen und deutlich weniger He-4 Ionen. Langperiodische Dosisleistungsschwankungen durch 11 jährigen Sonnenzyklus (Faktor 2-3)
Kurzzeitig als Folge von Flares (fast nur während erhöhter Aktivitätsphase) kann den Flux um mehrere Größenordnungen innerhalb von wenigen Stunden erhöhen. Die Partikelenergie liegt zwischen 0,1 bis einige GeV (Die Reichweite in Wasser für 100 MeV Protonen/He-4 beträgt 8/7,7 cm mit deutlich niedrigerer Ionisationsdichte als bei den schwereren Ionen der GCR.
Über mögliche Intensität und Häufigkeit von SPE’s ist wenig bekannt. Bis zu 7 Ereignisse während eines Maximums, keines während eines Minimums in der Zeit von 1954 bis 1985)
SPE’s können bisher nicht vorhergesagt werden.
Einer der größten aufgezeichneten SPE’s am 4. August 1972 dauerte etwa 10 h und hätte bei den Astronauten (der damaligen Apollomissionen hinter einer 5 g/cm^2 Al Wand) zu einer Dosis von 4 Sv in der Haut und den Augenlinsen geführt und zu 0,64 Sv im Knochenmark.
(Anmerkung von mir, steht nicht im Artikel: Das Knochenmark als Ort der Blutzellenproduktion ist der Sitz der körpereigenen Abwehr. Eine Dosis, die die Produktion der weißen Blutkörperchen auch nur vorübergehend lahm legt, tötet ein Individuum nicht direkt, sondern indirekt durch mögliche Infektionskrankheiten, die nicht ausreichend bekämpft werden können. Mit ärztlicher Hilfe (und ein wenig Glück) kann man das überleben. Sogar bei einer völligen Zerstörung des Knochenmarks, dann aber nur durch eine Knochenmarkstransplantation (und mit sehr viel Glück). Im weiteren Verlauf ist (auch bei viel niedrigeren Dosen) die Entstehung einer Leukämie (Krebserkrankung des Blutbildenden Systems) die wahrscheinlichste Krebserkrankung, die durch ionisierende Strahlung ausgelöst werden kann. Daher die explizite Nennung des Knochenmarks in diesem Artikel und die weit verbreitete Erwähnung eines Leukämierisikos bei anderen Gelegenheiten. Ende meiner Anmerkung)
Für ein typisches Raumschiff mit Aluminiumwänden von einigen g/cm^2
würde sich durch die, durch die GCR im Aluminium erzeugte Sekundärstrahlung die Gesamtdosis für die Besatzung um ca. 10% erhöhen. (10% höhere Dosis. bei dieser Strahlenqualität führt zu 20 – 60% höherem biologischen Effekt). Kein vorstellbares Design kann diesen Strahlenanteil nennenswert senken. (wörtlich: The neccessary wall thickness would increase the weight of the spacecraft and thus the costs for a mission to unrealistic high values)
Only low Z materials like polymers may lead to a small decrease of the dose inside the vehice.
Es wird als Beispiel für ein realisierbares Konzept das NASA TransHab Mars vehicle concept genannt.
Nur die SPE kann nennenswert durch konstruktive Maßnahmen reduziert werden.
Vorstellbare Schutzbereiche (extrem klein, innerhalb der geeignet verstauten leichten Materialien aus den mitgeführten Wasser und Nahrungsvorräten und dem organischen Abfall traut man eine Dosisreduktion für die SPE’s um einen Faktor 3 bis 4 zu.
In dem Artikel geht man von 4-6 Monaten (one way) Transit-Zeit und 18-20 Monaten Marsaufenthalt aus. (This scenario is currently favoured by NASA) es beruht auf existierenden Trägersystemen (Saturn V und Energia) und geht nicht von einem Zusammenbau von Komponenten im Weltall aus.
Zusammenfassend geht man bei entsprechendem Schiffsdesign und den angegebenen Reisezeiten von folgenden kumulierten Dosen für das blutbildende System (also das Knochenmark) aus:
für 1 Jahr Reisezeit (hin und zurück) 0,28 Sv plus 0,18 Sv für 1,5 Jahre Aufenthalt während solarem Maximum. Bei solarem Minimum 0,73 Sv + 0,41 Sv.
In der Risikoanalyse ist das 1972er SPE als single worst case SPE enthalten. Es würde zusätzlich 0,2 Sv während des Transit’s oder 0,02 Sv während des Aufenthaltes verursachen.
Dadurch dass die Dosis weiter weg von der Erde von der kosmischen Strahlung (hoch LET-Strahlung) dominiert wird, ist die bisher gemachte biologische Erfahrung (überwiegend niedrig LET bei den Atombombenopfern) nur bedingt für Risikoabschätzungen anwendbar.
Es werden einige Zahlen über das Krebsrisiko genannt und einige zum Teil sehr hohe Unsicherheiten (400 – 600 % für die Gesamtunsicherheit allerdings für mich nicht klar erkennbar, welche Gesamtunsicherheit) Hier ist der Artikel (zumindest für mich), nicht mit ausreichender Sicherheit richtig zu zitieren, ohne größere Teile komplett wiederzugeben.
Mit dem derzeitigen Wissensstand geht man von einem (auf die verbleibende Lebenszeit gerechneten) zusätzlichen Krebsrisiko von 10% für die beteiligten Personen aus. Das Risiko noch während der Mission zu erkranken, wurde mit knapp 4% beziffert.
Zum Vergleich: Das natürliche Krebsrisiko für unsere gesamte Lebenserwartung beträgt ca. 20%. (Kommentar von mir: sehr ungleich auf die verschiedenen Lebensaltersabschnitte verteilt. Ende Kommentar)
Ein weiteres Risiko wird erwähnt. HochLET Ionen verursachen auf ihrem Bremsweg in den Körperzellen eine hohe Ionisationsdichte, die kleine Kanäle zerstörter chemischer Bindungen entlang ihres Weges durch die Zellen hinterlassen. Für die getroffenen Zellen bedeutet das in vielen Fällen die unmittelbare Zerstörung. Durch die sehr langsame Regeneration von Nervenzellen (vor allem im Zentralnervensystem) besteht ein Risiko gravierender Ausfälle. Besonders über diese Strahlenwirkung ist sehr wenig bekannt.
In dem Artikel wird die Notwendigkeit für die Installation eines Frühwarnsystems für SPE’s auch auf der uns abgewandten Sonnenseite betont.
Es wird die Notwendigkeit für genauere Erkenntnisse in der hoch-LET Forschung betont und die dazu notwendige Installation entsprechender Forschungseinrichtungen, die mindestens eine Dekade Zeit brauchen um signifikant bessere Daten liefern zu können, als bisher vorhanden.
Man könnte sich jetzt auf den Standpunkt stellen, dass bei einer solchen, per se gefährlichen Mission mit weit höheren Lebensrisiken umgegangen wird und daher das Strahlenrisiko nicht so hoch gehängt werden muß. Dazu wird in dem Artikel angemerkt: Man darf bei diesen Risiken nicht vergessen: Wenn die Mission erfolgreich beendet wurde, sind alle anderen Risiken vorbei; nicht aber das Krebsrisiko, das bleibt für den Rest des Lebens!
Der Autor weist zum Schluß auf das Memorandum der DPG (Deutsche Physikalische Gesellschaft) von 1990 zur bemannten Raumfahrt hin. (DPG sieht die bemannte Raumfahrt kritisch)
Die Zusammenfassung endet hier
Grüße
MAC
Inzwischen habe ich ihn als Volltext vorliegen (Papier) und will versuchen ihn ohne wesentliche inhaltliche Auslassungen wiederzugeben. Ich hoffe dass die Übersetzung und Zusammenfassung ein ausreichender Eigenanteil ist, um das Copyright nicht zu verletzen.
Die Zusammenfassung beginnt hier:
Zwei verschiedene Strahlenqualitäten werden unterschieden:
1. Kosmische Strahlung GCR (Galactic cosmic radiation), Atomkerne (Protonen und oberhalb von Protonen überwiegend geradzahliges Z: um einige zu nennen: Helium, Kohlenstoff, Eisen auch Nickel (schwerer als Eisen)). Energie: breites Plateau bei 1 – 2 GeV. Überwiegend sog. hoch-LET-Strahlung (LET linearer Energietransfer)
Dosisleistung: Während eines solaren Maximums (Siehe Punkt 2) 0,3 Sv/Jahr und 1 Sv/Jahr bei einem solaren Minimum. (Anmerkung von mir: Die Zuordnungen sind kein Schreibfehler Mehr Wind, mehr Schutz. Ende meiner Anmerkung)
2. Sonnenwind und solar particle events SPE als Folge von Flares
Schwerere Atomkerne spielen hier eine weit untergeordnete Rolle verglichen zur kosmischen Strahlung. Überwiegend Elektronen, Protonen und deutlich weniger He-4 Ionen. Langperiodische Dosisleistungsschwankungen durch 11 jährigen Sonnenzyklus (Faktor 2-3)
Kurzzeitig als Folge von Flares (fast nur während erhöhter Aktivitätsphase) kann den Flux um mehrere Größenordnungen innerhalb von wenigen Stunden erhöhen. Die Partikelenergie liegt zwischen 0,1 bis einige GeV (Die Reichweite in Wasser für 100 MeV Protonen/He-4 beträgt 8/7,7 cm mit deutlich niedrigerer Ionisationsdichte als bei den schwereren Ionen der GCR.
Über mögliche Intensität und Häufigkeit von SPE’s ist wenig bekannt. Bis zu 7 Ereignisse während eines Maximums, keines während eines Minimums in der Zeit von 1954 bis 1985)
SPE’s können bisher nicht vorhergesagt werden.
Einer der größten aufgezeichneten SPE’s am 4. August 1972 dauerte etwa 10 h und hätte bei den Astronauten (der damaligen Apollomissionen hinter einer 5 g/cm^2 Al Wand) zu einer Dosis von 4 Sv in der Haut und den Augenlinsen geführt und zu 0,64 Sv im Knochenmark.
(Anmerkung von mir, steht nicht im Artikel: Das Knochenmark als Ort der Blutzellenproduktion ist der Sitz der körpereigenen Abwehr. Eine Dosis, die die Produktion der weißen Blutkörperchen auch nur vorübergehend lahm legt, tötet ein Individuum nicht direkt, sondern indirekt durch mögliche Infektionskrankheiten, die nicht ausreichend bekämpft werden können. Mit ärztlicher Hilfe (und ein wenig Glück) kann man das überleben. Sogar bei einer völligen Zerstörung des Knochenmarks, dann aber nur durch eine Knochenmarkstransplantation (und mit sehr viel Glück). Im weiteren Verlauf ist (auch bei viel niedrigeren Dosen) die Entstehung einer Leukämie (Krebserkrankung des Blutbildenden Systems) die wahrscheinlichste Krebserkrankung, die durch ionisierende Strahlung ausgelöst werden kann. Daher die explizite Nennung des Knochenmarks in diesem Artikel und die weit verbreitete Erwähnung eines Leukämierisikos bei anderen Gelegenheiten. Ende meiner Anmerkung)
Für ein typisches Raumschiff mit Aluminiumwänden von einigen g/cm^2
würde sich durch die, durch die GCR im Aluminium erzeugte Sekundärstrahlung die Gesamtdosis für die Besatzung um ca. 10% erhöhen. (10% höhere Dosis. bei dieser Strahlenqualität führt zu 20 – 60% höherem biologischen Effekt). Kein vorstellbares Design kann diesen Strahlenanteil nennenswert senken. (wörtlich: The neccessary wall thickness would increase the weight of the spacecraft and thus the costs for a mission to unrealistic high values)
Only low Z materials like polymers may lead to a small decrease of the dose inside the vehice.
Es wird als Beispiel für ein realisierbares Konzept das NASA TransHab Mars vehicle concept genannt.
Nur die SPE kann nennenswert durch konstruktive Maßnahmen reduziert werden.
Vorstellbare Schutzbereiche (extrem klein, innerhalb der geeignet verstauten leichten Materialien aus den mitgeführten Wasser und Nahrungsvorräten und dem organischen Abfall traut man eine Dosisreduktion für die SPE’s um einen Faktor 3 bis 4 zu.
In dem Artikel geht man von 4-6 Monaten (one way) Transit-Zeit und 18-20 Monaten Marsaufenthalt aus. (This scenario is currently favoured by NASA) es beruht auf existierenden Trägersystemen (Saturn V und Energia) und geht nicht von einem Zusammenbau von Komponenten im Weltall aus.
Zusammenfassend geht man bei entsprechendem Schiffsdesign und den angegebenen Reisezeiten von folgenden kumulierten Dosen für das blutbildende System (also das Knochenmark) aus:
für 1 Jahr Reisezeit (hin und zurück) 0,28 Sv plus 0,18 Sv für 1,5 Jahre Aufenthalt während solarem Maximum. Bei solarem Minimum 0,73 Sv + 0,41 Sv.
In der Risikoanalyse ist das 1972er SPE als single worst case SPE enthalten. Es würde zusätzlich 0,2 Sv während des Transit’s oder 0,02 Sv während des Aufenthaltes verursachen.
Dadurch dass die Dosis weiter weg von der Erde von der kosmischen Strahlung (hoch LET-Strahlung) dominiert wird, ist die bisher gemachte biologische Erfahrung (überwiegend niedrig LET bei den Atombombenopfern) nur bedingt für Risikoabschätzungen anwendbar.
Es werden einige Zahlen über das Krebsrisiko genannt und einige zum Teil sehr hohe Unsicherheiten (400 – 600 % für die Gesamtunsicherheit allerdings für mich nicht klar erkennbar, welche Gesamtunsicherheit) Hier ist der Artikel (zumindest für mich), nicht mit ausreichender Sicherheit richtig zu zitieren, ohne größere Teile komplett wiederzugeben.
Mit dem derzeitigen Wissensstand geht man von einem (auf die verbleibende Lebenszeit gerechneten) zusätzlichen Krebsrisiko von 10% für die beteiligten Personen aus. Das Risiko noch während der Mission zu erkranken, wurde mit knapp 4% beziffert.
Zum Vergleich: Das natürliche Krebsrisiko für unsere gesamte Lebenserwartung beträgt ca. 20%. (Kommentar von mir: sehr ungleich auf die verschiedenen Lebensaltersabschnitte verteilt. Ende Kommentar)
Ein weiteres Risiko wird erwähnt. HochLET Ionen verursachen auf ihrem Bremsweg in den Körperzellen eine hohe Ionisationsdichte, die kleine Kanäle zerstörter chemischer Bindungen entlang ihres Weges durch die Zellen hinterlassen. Für die getroffenen Zellen bedeutet das in vielen Fällen die unmittelbare Zerstörung. Durch die sehr langsame Regeneration von Nervenzellen (vor allem im Zentralnervensystem) besteht ein Risiko gravierender Ausfälle. Besonders über diese Strahlenwirkung ist sehr wenig bekannt.
In dem Artikel wird die Notwendigkeit für die Installation eines Frühwarnsystems für SPE’s auch auf der uns abgewandten Sonnenseite betont.
Es wird die Notwendigkeit für genauere Erkenntnisse in der hoch-LET Forschung betont und die dazu notwendige Installation entsprechender Forschungseinrichtungen, die mindestens eine Dekade Zeit brauchen um signifikant bessere Daten liefern zu können, als bisher vorhanden.
Man könnte sich jetzt auf den Standpunkt stellen, dass bei einer solchen, per se gefährlichen Mission mit weit höheren Lebensrisiken umgegangen wird und daher das Strahlenrisiko nicht so hoch gehängt werden muß. Dazu wird in dem Artikel angemerkt: Man darf bei diesen Risiken nicht vergessen: Wenn die Mission erfolgreich beendet wurde, sind alle anderen Risiken vorbei; nicht aber das Krebsrisiko, das bleibt für den Rest des Lebens!
Der Autor weist zum Schluß auf das Memorandum der DPG (Deutsche Physikalische Gesellschaft) von 1990 zur bemannten Raumfahrt hin. (DPG sieht die bemannte Raumfahrt kritisch)
Die Zusammenfassung endet hier
Grüße
MAC
