Raumcon

Astronomie => Fragen und Antworten: Astronomie => Thema gestartet von: Nho am 08. Juni 2017, 17:52:12

Titel: Protonenstrahlung im All
Beitrag von: Nho am 08. Juni 2017, 17:52:12
Ich habe gelesen, dass die kosmische Strahlung zu 88% aus Protonen bestseht. Das ist ein großer Anteil, daher ist es doch logisch, dass diese einen großen Einfluss während Flügen außerhalb der Erdatmosphäre hat. Jedoch steht im Internet nichts zur Gefahr, Abschirmung usw. .Ich könnte mir vorstellen, dass Protonenstrahlung ähnliche Eigenschaften wie die Alphastrahlung hat, da sie beide positiv geladen sind. Ich würde aber gerne genaueres dazu wissen
Weiß jemand, was für ein Problem die Protonenstrahlung auf Raumfahrten darstellt, bzw. kennt jemand eine gute Quelle in der ich mich belesen kann?
Titel: Re: Protonenstrahlung im All
Beitrag von: Prodatron am 09. Juni 2017, 00:41:42
Gertrud hatte letztens folgendes hierzu gepostet:
https://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=14665.msg395494#msg395494 (https://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=14665.msg395494#msg395494)
Vielleicht hilft das schon weiter.
Titel: Re: Protonenstrahlung im All
Beitrag von: Ldf am 09. Juni 2017, 12:10:25
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350448704001581 (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350448704001581) gibt ein Äquivalent von 360µSv pro Tag an. Das wären dann ca.130mSv/a für einen Aufenthalt innerhalb der Strahlungsgürtel.

In der Literatur findet man als Strahlendosis  (solar, galaktisch) im interplanetaren Raum einen Wert ca. 200mSv für einen Raumfahrer pro Jahr.
Ein Flug von 500 Tagen Dauer erreicht für diese Personen dann ca. 300mSv. Ein Strahlungsausbruch der Sonne ergibt dann noch einiges zusätzlich mehr.

Die Strahlendosis, die in den meisten Löndern für strahlenexponiertes Personal erlaubt ist, ist maximal 20mSv/a. Die NASA hat allerdings für ihr ISS-Personal höhere Werte festgelegt.

Fazit: Man fliegt nur einmal in seinem Leben zum Mars, wenn man gesund bleiben möchte.

Es gibt sehr viele Quellen: https://www.bing.com/search?q=nasa+radiation+hazard&qs=n&form=QBLH&sp=-1&pq=nasa+radiation+hazard&sc=0-21&sk=&cvid=93A8908804BE46309BC62D1D1A66AE69 (https://www.bing.com/search?q=nasa+radiation+hazard&qs=n&form=QBLH&sp=-1&pq=nasa+radiation+hazard&sc=0-21&sk=&cvid=93A8908804BE46309BC62D1D1A66AE69)
 





 
Titel: Re: Protonenstrahlung im All
Beitrag von: Ldf am 09. Juni 2017, 12:24:18
NASA Langley hat eine Studie gemacht, die interplanetare Flüge bewertet. Diese heißt Radiation Hazard for Deep Space Human Exploration und ist frei verfügbar.

Einfach mal Bing bemühen.

 
Titel: Re: Protonenstrahlung im All
Beitrag von: Nho am 10. Juni 2017, 19:58:59
Ich habe mir Radiation Hazard for Deep Space Human Exploration durchgelesen. Danke für eure Antworten! :)
Trotzde verstehe ich einige Sachen nicht. Da steht, dass GCR abhängig von der Sonnenaktivität sind. Kommen GCR nicht aber vom tiefen Weltraum und sind eben deshalb unabhängig von der Sonnenaktivität?
In einigen Büchern steht außerdem, dass die Protonen von der galaktischen Strahlung einer Energie von 10^20 eV haben können, also weitaus mehr als einige hundert GeV. Wie ist das möglich, dass in dieser Studie die erfassten Protonen vergleichsweise so energiearm sind?
Titel: Re: Protonenstrahlung im All
Beitrag von: stillesWasser am 14. Juni 2017, 08:29:48
Um nochmal auf deine erste Frage zurückzukommen:
Schau dir mal dieses Diagramm an:
https://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up062464.png (https://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up062464.png)
Zu sehen ist die Energiedeposition in Abhängigkeit der Eindringtiefe. Elektronen und Photonen geben ihre Energie relativ homogen in einer gewissen Breite ab, während Protonen bzw allgemein Ionen sehr lokalisiert ihre Energie abgeben ("Bragg-Peak"). Die Eindringtiefe und absolute Energiedeposition ist natürlich von der Energie des Teilchens abhängig.
Dieser Effekt ist in der Strahlentherapie sehr praktisch, dann man dadurch sehr präzise den Tumor bestrahlen kann ohne das gesunde Gewebe allzustark zu beschädigen.
Ich könnte mir aber vorstellen, dass das im All aber ein negativer Effekt ist, denn das bedeutet letztendlich, dass die Protonen relativ tief ins Gewebe eindringen und dort großen Schaden hinterlassen. Außerdem macht das die Abschirmung deutlisch schwerer, denn eine dünne Abschirmung (die noch vor dem Bragg-Peak endet) verringert die Energie die Teilchens fast gar nicht.
Titel: Re: Protonenstrahlung im All
Beitrag von: TheMarvin am 20. Juni 2017, 10:40:35
Hallo Nho,

ich kann nicht allzuviel zu der biologischen Wirkung von Protonen beitragen (mein Schwerpunkt liegt bei der Wirkung auf Elektronik), versuche aber, einige Deiner Fragen zu beantworten.

Generell sind Protonen aus der kosmischen Hintergrundstrahlung (GCR) vergleichsweise ungefährlich bzgl. ihrer Strahlungswirkung. Durch ihre hohen Energien von einigen MeV bis zu TeV sind sie praktisch nicht abzuschirmen. Allerdings sind die Flüsse sehr klein, die ionisierende Wirkung dieser relativistischen Protonen ist sehr gering (->siehe Bragg-Peak). Viel gefährlicher sind die 1% sogenannter schwerer Ionen, die durch ihre Masse und  Ladung eine deutlich höhere Schädigungswirkung haben und z.B. Eiweißmoleküle aufspalten können (DNA).

Die Flüsse der GCR-Protonen und Ionen werden vom Sonnenwind moduliert. Bei hoher Sonnenaktivität wird ein größerer Teil der GCR-Partikel abgeschirmt, die GCR-Partikel verhalten sich antizyklisch zur Sonnenaktivität.

Gefährlich (für Mensch und Elektronik) werden Protonen, wenn sie in planetaren Magnetfeldern eingefangen und beschleunigt werden. Das ist in der Magnetosphäre der Erde (Van-Allen Belts) und natürlich auch in den deutlich stärkeren Magnetosphären von Jupiter und Saturn usw. der Fall. Die hohen Flüsse der eingefangenen Protonen tragen (neben den eingefangenen Elektronen) wesentlich zur Strahlungsbelastung bei interplanetaren Reisen bei.

Am gefährlichsten sind aber natürlich solare Protonen aus Sonneneruptionen (SPE), bei denen über Stunden bis Tage hohe Flüsse an hochenergetischen Protonen (bis zu einigen 100 MeV) auftreten.

Wie an anderer Stelle bereits gepostet, hier noch ein paar Links zu dem Thema:
http://oewf.org/en/2014/10/interview-with-prof-marco-durante-and-his-research-on-cosmic-radiation-during-spaceflight/ (http://oewf.org/en/2014/10/interview-with-prof-marco-durante-and-his-research-on-cosmic-radiation-during-spaceflight/)
https://fias.uni-frankfurt.de/fileadmin/fias/common/PDF/Colloquium/durante_may2009.pdf (https://fias.uni-frankfurt.de/fileadmin/fias/common/PDF/Colloquium/durante_may2009.pdf)
https://spaceradiation.jsc.nasa.gov/references/Ch4RadCarcinogen.pdf (https://spaceradiation.jsc.nasa.gov/references/Ch4RadCarcinogen.pdf)
Titel: Re: Protonenstrahlung im All
Beitrag von: Ldf am 24. Juni 2017, 22:13:58
Respekt, Freunde.

So stelle ich mir ein Forum vor: Jeder trägt bei, was er kann, bringt Belege und Literaturstellen und vermittelt Wissen.
Danke an alle.