Quelle: NASA, 10. Oktober 2024.

Washington, 9. Oktober 2024 – Während der 25,5-tägigen Mission um den Mond und zurück wurden im Inneren von Orion mit 5.600 passiven Sensoren und 34 aktiven Strahlungsdetektoren Strahlungsmessungen durchgeführt, die wichtige Daten zur Exposition innerhalb des Van-Allen-Strahlungsgürtels der Erde lieferten. Diese detaillierten Ergebnisse wurden kürzlich in einem wissenschaftlichen Artikel veröffentlicht, der in Zusammenarbeit zwischen der Space Radiation Analysis Group der NASA, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) entstanden ist. Die Messungen zeigen, dass das Raumschiff Orion die Besatzung bei Mondmissionen vor potenziell gefährlichen Strahlungswerten schützen kann, auch wenn die Strahlenbelastung je nach Position im Raum variieren kann.

Die Strahlung im Weltraum könnte ein großes Risiko für Langzeitflüge von Menschen darstellen, und die Ergebnisse der Artemis-I-Mission sind ein entscheidender Schritt für die künftige Erforschung des Weltraums durch Menschen über die niedrige Erdumlaufbahn hinaus, zum Mond und schließlich zum Mars.

Zu den Instrumenten, die zur Messung der Strahlung in Orion eingesetzt wurden, gehören der HERA (Hybrid Electronic Radiation Assessor) der NASA und das aktive Dosimeter der Besatzung, die zuvor auf der Internationalen Raumstation getestet wurden, sowie das aktive Dosimeter der ESA. Der Strahlungssensor von HERA kann die Besatzungsmitglieder warnen, wenn sie im Falle eines Strahlungsereignisses, z. B. einer Sonneneruption, Schutz suchen müssen. Das aktive Crew-Dosimeter kann Daten über die Strahlungsdosis der Astronauten in Echtzeit erfassen und zur Überwachung an die Erde übermitteln. Die Strahlungsmessungen wurden in verschiedenen Bereichen des Raumfahrzeugs durchgeführt, die jeweils unterschiedlich gut abgeschirmt sind.

Darüber hinaus wurden im Rahmen des Matroshka AstroRad Radiation Experiment, einer Zusammenarbeit zwischen der NASA und dem DLR, Strahlungssensoren an und in zwei lebensgroßen Puppenoberkörpern angebracht, um die Auswirkungen von Strahlung auf menschliches Gewebe zu simulieren. Diese Puppen ermöglichten Messungen der Strahlungsdosen an verschiedenen Körperteilen und lieferten wertvolle Erkenntnisse darüber, wie sich die Strahlung auf Astronauten auswirkt, die in den Weltraum reisen.

Die Forscher fanden heraus, dass die Orion-Konstruktion die Besatzung bei Mondmissionen vor potenziell gefährlichen Strahlungswerten schützen kann. Obwohl die Strahlungsabschirmung des Raumfahrzeugs wirksam ist, kann der Bereich der Strahlenbelastung je nach Ausrichtung des Raumfahrzeugs in bestimmten Umgebungen stark variieren. Als Orion während der Zündung der kryogenen Zwischenantriebsstufe seine Ausrichtung änderte, sank die Strahlung aufgrund der stark gerichteten Strahlung im Van-Allen-Gürtel fast um die Hälfte.
„Diese Strahlungsmessungen zeigen, dass wir eine wirksame Strategie für das Management der Strahlungsrisiken im Orion-Raumschiff haben. Dennoch bleiben wichtige Herausforderungen bestehen, insbesondere bei Langzeit-Raumflügen und zum Schutz der Astronauten bei Weltraumspaziergängen“, sagte Stuart George, der Hauptautor der NASA-Studie.
Die langfristigen Bemühungen und Forschungen der NASA zur Verringerung der Strahlungsrisiken im Weltraum werden fortgesetzt, da die Strahlungsmessungen bei künftigen Missionen stark von der Abschirmung der Raumfahrzeuge, der Flugbahn und der Sonnenaktivität abhängen. Die gleichen Strahlungsmessgeräte, die bei Artemis I eingesetzt wurden, werden auch bei der ersten Artemis-Mission mit Besatzung um den Mond, Artemis II, zum Einsatz kommen, um die Strahlenbelastung im Inneren von Orion besser zu verstehen und die Sicherheit der Astronauten auf dem Mond und darüber hinaus zu gewährleisten.

Weitere Informationen über die Artemis-Kampagne der NASA finden Sie im Internet:

https://www.nasa.gov/humans-in-space/artemis/

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Artemis I Mission – Orion auf SLS

Der Beitrag Strahlungsmessungen von Artemis I bestätigen die Sicherheit von Orion für Astronauten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR 18. September 2024.

18. September 2024 – Weltraumstrahlung birgt Gesundheitsrisiken für den menschlichen Körper bei astronautischen Langzeitmissionen. Sie kann Krebs und degenerative Erkrankungen verschiedener Organe verursachen. Um Astronautinnen und Astronauten bei zukünftig immer längeren Weltraumaufenthalten bestmöglich zu schützen, gilt es, geeignete Schutzmaßnahmen zu finden. Dafür sind detaillierte Messdaten über die Strahlungsbelastung beim Raumflug außerhalb des Erdmagnetfelds nötig. Ende 2022 starteten mit dem NASA-Raumschiff Orion die beiden Messpuppen Helga und Zohar im Rahmen des vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geleiteten Projekts MARE. Bei der Artemis-I-Mission flogen sie auf einer über 25-tägigen Reise zum Mond und wieder zurück. Dabei wurden zum ersten Mal kontinuierlich Messdaten zu den Strahlungswerten zwischen der Erde und ihrem fast eine halbe Million Kilometer entfernten Trabanten gewonnen. Im wissenschaftlichen Fachmagazin NATURE veröffentlichte das Forschungsteam von DLR, ESA und NASA nun erste Ergebnisse.

Dr. Thomas Berger, Strahlenphysiker vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln und Leiter des Experiments MARE erklärt: „Für uns gab es zwei Hauptziele bei der Artemis-I-Mission: Wir wollten erstmals einen umfassenden und zusammenhängenden Datensatz zu den Strahlungsverhältnissen bei einem Mondflug erheben, wozu aktuell noch die Auswertungen laufen. Und gemeinsam mit NASA und ESA ging es uns darum, die Strahlungsunterschiede innerhalb des Orion-Raumschiffes zu charakterisieren, wozu nun die Ergebnisse vorliegen. Im Vorfeld hatten wir dafür eine sehr große Anzahl von Strahlungsdetektoren, sogenannte Dosimeter, an verschiedenen festen Positionen innerhalb des Raumschiffs sowie in unseren beiden lebensgroßen MARE-Messphantomen Helga und Zohar platziert.“ Das Experiment MARE ist ein gemeinsames Projekt des DLR, der israelischen Firma StemRad, NASA, Lockheed Martin und der israelischen Weltraumagentur ISA.

Deutliche Strahlungsunterschiede innerhalb des Orion-Raumschiffs
Die nun in NATURE veröffentlichten Messergebnisse zeigen: Während des Durchflugs durch den Protonengürtel der Erde, den sogenannten inneren Van Allen Gürtel, unterschied sich die Strahlungsdosis innerhalb des Raumschiffs je nach Ort des Detektors sehr deutlich: Die Dosisraten zwischen den am besten und am wenigsten geschützten Bereichen innerhalb der Raumkapsel unterschieden sich um das Vierfache. Diese enormen Unterschiede bestätigen das Design und Abschirmungskonzept der Raumkapsel. Im stärker abgeschirmten Bereich der Kapsel (Storm Shelter) kann die auf die Besatzung wirkende Gesamtdosis bei großen solaren Teilchenereignissen auf maximal 150 Millisievert beschränkt werden. Bei dieser Dosis sind keine Symptome einer akuten Strahlenkrankheit zu erwarten.

Eignung der Orion-Kapsel für astronautische Raumflüge
Die Daten zeigen zudem, dass die Ausrichtung des Raumschiffs während des Protonengürteldurchflugs eine signifikante Auswirkung auf die Strahlungswerte innerhalb der Kapsel hatte: Zum Ende des Durchflugs durch den inneren Protonengürtel führte Orion eine 90-Grad-Drehung durch, die zu einer unerwartet starken Reduzierung der Strahlungsdosis um 50 Prozent führte. „Dies zeigt uns, dass sich mit diesem Flugmanöver, die Strahlenbelastung für die Besatzung im Inneren des Raumschiffs deutlich reduzieren lässt. Auch das ist ein gutes Zeichen und bestätigt die grundsätzliche Eignung der Orion für zukünftige Raumflüge mit Astronautinnen und Astronauten. Und unsere Messdaten sind eine wertvolle Informationsgrundlage für die Gestaltung zukünftiger Missionen“, verdeutlicht DLR-Strahlenphysiker Berger.

Nicht zuletzt zeigt die nun veröffentlichte Studie, dass die moderne Computersimulation von Strahlungsumgebungen verbessert wurde, da die experimentellen Messdaten weitgehend mit den vorhergesagten Modellrechnungen übereinstimmen. Auch diese sind ein wichtiger Faktor für eine zeit- und kosteneffiziente Weiterentwicklung des Orion-Konzepts.

Insgesamt stellt das Wissenschaftsteam in der NATURE-Veröffentlichung fest, dass die Strahlenexposition für zukünftige Artemis-Missionen, die ja nur einige Tage bis Wochen dauern werden, wahrscheinlich nicht die aktuellen NASA-Grenzwerte für Astronautinnen und Astronauten überschreiten, vorausgesetzt, dass ähnliche Missionsbedingungen eingehalten werden. Das Strahlungsrisiko bleibt jedoch eine der zentralen Herausforderung für die astronautische Weltraumfahrt.

Gemeinsam mit NASA und ESA: Strahlungsmessungen für den effektiven Schutz künftiger ORION-Besatzungen
Artemis I war die erste in einer Reihe von Missionen des Artemis-Programms der NASA. Es sieht vor, nach mehr als 50 Jahren wieder Menschen auf unserem Trabanten zu landen, dort gemeinsam mit internationalen Partnern eine dauerhafte Basis zu errichten und eine Raumstation in der Mondumlaufbahn zu bauen, von der aus Menschen zu weiter entfernten Zielen, einschließlich des Mars, aufbrechen sollen. Am 16. November 2022 startete die NASA-Mission Artemis I zur Umrundung des Erdmonds vom Kennedy Space Center in Florida. Bei dieser noch unbemannten Mission wurden alle neu entwickelten Systeme im Zusammenspiel getestet – das Orion-Raumschiff, das Europäische Servicemodul (ESM), die Schwerlastrakete SLS (Space Launch System) und die Bodensysteme.

Die NASA stattete das Raumschiff Orion mit ihrem Strahlungsmessgerät und Warnsystem „Hybrid Electronic Radiation Assessor“, kurz HERA, aus. HERA besteht aus drei Strahlungssensoren, die in unterschiedlich gut gegen Strahlung abgeschirmten Bereichen von Orion eingebaut wurden. Es ist so konzipiert, dass es einen Alarm auslöst, wenn die Besatzung bei einem energiereichen Strahlungsereignis, zum Beispiel einer Sonneneruption, Schutz suchen soll. In diesem Fall würde sich die Crew in einen besser gegen die Strahlung abgeschirmten Teil von Orion begeben, und zwar würden sie die Bodenklappen öffnen und dann Abschirmmaterial als zusätzlichen Schutz über Ihren Köpfen installieren.

Die ESA stellte zudem fünf mobile Dosimeter – die EAD-MUs (ESA Active Dosimeter – Mobile Units) – an verschiedenen Stellen der Raumkapsel zur Messung der Strahlung bereit. Ein Vorläufersystem der Mobile Units kam schon von 2016 – 2017 auf der Internationalen Raumstation ISS zum Einsatz. Die Mond-Umrundung der Artemis-I-Mission ermöglichte es, die Strahlungsumgebung im tiefen Weltraum so vollständig wie möglich abzubilden. Die neuen Werte werden nun mit den ISS-Messungen verglichen – und so die Sicherheit der nachfolgenden Artemis-Missionen mit Besatzung bewertet. Später soll eine weiter entwickelte Version des EAD-MU-Systems an Bord des sogenannten Lunar Gateway – einer geplanten Raumstation in der Mondumlaufbahn – zum Einsatz kommen.

Die in der Orion-Kapsel verteilten Dosimeter der ESA wurden vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln gemeinsam mit ASRO, Finnland, konzipiert, getestet und gebaut. Die aktiven DLR-Messgeräte M-42 und passiven Sensoren in Helga und Zohar wurden vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln entwickelt und angefertigt.

„Die Detektoren messen unterschiedliche Strahlungsarten, sodass wir mit den Werten Rückschlüsse auf ihre biologischen Auswirkungen ziehen können.“, sagt Thomas Berger. Die beiden Messphantome im MARE-Projekt wurden dazu eigens der weiblichen Anatomie nachempfunden, um die besonderen Belastungen für Frauen bei Langzeitaufenthalten im Weltraum zu untersuchen.

Die jetzige Veröffentlichung von Ergebnissen in NATURE ist die erste einer ganzen Reihe. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von DLR, NASA und ESA analysieren den reichhaltigen Datenschatz an Strahlungsmesswerten des Orionflugs noch weiter. Momentan arbeiten Dr. Thomas Berger und sein Team des DLR-Projekts MARE am Vergleich der Strahlungsbelastung von Helga, die Messpuppe, die ohne Schutz flog, und Zohar, die bei der Mondumrundung die Strahlenschutzweste AstroRad trug.

Die Messung von Weltraumstrahlung – vom „Flickenteppich“ zum homogenen Datensatz
Weltraumstrahlung stammt aus verschiedenen Quellen wie solaren Teilchenereignissen, galaktischen kosmischen Strahlen oder den beiden, die Erde umspannenden und sehr strahlungsintensiven Van-Allen-Gürteln. Frühere Strahlungsdaten stammen hauptsächlich von der Internationalen Raumstation ISS und aus den Space-Shuttle-Missionen – und damit aus relativ erdnahen Höhen, die noch deutlich durch das Magnetfeld der Erde geschützt sind. Daten aus den Tiefen des interplanetaren Raums wurden bei verschiedenen unbemannten Missionen gewonnen, in denen Sonden durch das Sonnensystem (z.B. zum Mars) gereist sind. Und begrenzt gibt es Daten von den Apollo-Missionen zum Mond.

Kontinuierliche Strahlungsmessungen mit einer hohen räumlichen Auflösung gab es bislang nicht und wurden erstmals während der Artemis-I-Mission zwischen Erde und Mond durchgeführt.

Über das DLR-Experiment MARE
Das DLR leitet das Experiment MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment). Hauptprojektpartner sind die israelische Raumfahrtagentur ISA, der israelische Industriepartner StemRad, der die AstroRad-Schutzweste entwickelt hat, sowie Lockheed Martin und die NASA. MARE stellt in seiner Komplexität und in seiner internationalen Zusammenarbeit mit zahlreichen Universitäten und Forschungseinrichtungen aus Europa, Japan und den USA das größte Experiment zur Bestimmung der Strahlenbelastung für Astronautinnen und Astronauten dar, das jemals den erdnahen Orbit verlassen hat. Die während Artemis I durchgeführten Messungen werden wertvolle Daten zur Risikobewertung und -minderung für künftige Langzeitmissionen liefern, um eine für den Menschen sichere Erforschung des Weltraums zu ermöglichen.

Publikation
Space radiation measurements during the Artemis I lunar mission
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07927-7
pdf: https://www.nature.com/articles/s41586-024-07927-7.pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Bemannte Raumfahrt und Gesundheit

Der Beitrag DLR: Gesundheit bei astronautischen Langzeitmissionen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR 9. März 2023.

9. März 2023 – Nach ihrer historischen Reise um den Mond mit der NASA-Mission Artemis I sind die Strahlungsmesspuppen Helga und Zohar zurück in Köln. Am 9. März 2023 präsentierte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die beiden Astronautinnen-Phantome nun erstmals den Medien am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. Die Daten des vom DLR geleiteten Projekts MARE (MATROSHKA AstroRad Radiation Experiment) werden nach ihrer Auswertung ein dreidimensionales Abbild der Strahlenbelastung des weiblichen Körpers während eines Mondfluges liefern. Die Forschungsergebnisse fließen auch in irdische Anwendungen.

„Die astronautische Raumfahrt entwickelt sich rasant. Zukünftig werden voraussichtlich auch kommerzielle Raumstationen in niedrigen Erd-Orbits entstehen auf denen Menschen forschen und arbeiten. Gleichzeitig wird die astronautische Exploration des Weltraums zum Mond und darüber hinaus an Fahrt aufnehmen“, sagt die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla. „Die Strahlenbelastung ist dabei eine der zentralen ungelösten medizinischen Herausforderungen der astronautischen Raumfahrt. Diese müssen wir genauer verstehen, um wirksame Maßnahmen zum Schutz von Menschen im Weltraum zu entwickeln. Hier hat das Projekt MARE im Rahmen der Mondmission Artemis I echte Pionierarbeit geleistet, insbesondere mit dem Fokus auf zukünftige Mond-Astronautinnen.“

Scheibe für Scheibe analysieren
Mit der Übergabe der beiden Messpuppen am Kennedy Space Center der NASA im Januar erfolgte bereits der erste Check aller batteriebetriebenen Messinstrumente. „Die aktiven Strahlungsdetektoren haben durchgehend erstklassige Daten geliefert“, freut sich MARE-Projektleiter Dr. Thomas Berger vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. Am DLR-Institut in Köln beginnt nun die Auswertung der über 12.000 passiven Strahlungsdetektoren aus kleinen Kristallen, die jeweils über die beiden Messkörper verteilt platziert sind. Mit dem Auslesen der Kristalle entsteht ein dreidimensionales Abbild des menschlichen Körpers, das zeigt, wie hoch die Strahlenbelastung auf Knochen und Organe an unterschiedlichen Stellen während eines Mondflugs insgesamt ist. „Scheibe für Scheibe nehmen wir Helga und Zohar auseinander, um die Messkristalle auszubauen“, erklärt Berger das Vorgehen. „Die einzelnen Messkristalle können wir dann mithilfe der passenden Laborgeräte hier am DLR auslesen.“

Die beiden Messkörper sind weiblichen Körpern samt Fortpflanzungsorganen nachempfunden, sodass die Strahlungsdosis auch für die besonders strahlungsempfindlichen Organe gemessen werden kann. Die Astronautinnen-Phantome bestehen aus jeweils 38 Scheiben, sind 95 Zentimeter groß, 36 Kilogramm schwer und enthalten aus Kunststoff nachgebildete Organe und Knochen unterschiedlicher Dichte.

Weste für den Strahlenschutz
Zusätzlich wird untersucht wie viel Strahlungsabschirmung die von Zohar getragene Strahlungsschutzweste ermöglichte. Zohar, bereitgestellt von der israelische Raumfahrtagentur ISA, wiegt mit der AstroRad-Weste der Firma StemRad ganze 62 Kilogramm. „Der Vergleich der Strahlungswerte von Helga ohne Weste und Zohar mit Schutzweste zeigt uns, welche Abschirmungswirkung die Weste entfalten kann“, erklärt Berger weiter.

Die umfangreichen Auswertungen werden nun einige Monate in Anspruch nehmen. Mit detaillierten Ergebnissen ist bis Anfang kommenden Jahres zu rechnen. „Schon jetzt sehen wir, dass sich einige unserer Annahmen zur Strahlungsexposition bei Mondreisen bestätigen“, sagt Berger. „Wir benötigen nun alle verfügbaren Messdaten, um detailliertere Aussagen treffen zu können.“

Absehbar ist bereits die Überführung der Forschungsergebnisse in irdische Anwendungen. Ein „Spin Off“ wurde am DLR bereits im Rahmen eines Vorgängerprojekts durchgeführt. In diesem Projekt war ab 2004 ein Phantom namens MATROSHKA für eineinhalb Jahre der Weltraumstrahlung außerhalb der Internationalen Raumstation ISS ausgesetzt, es folgten weitere drei Jahre im Inneren der Raumstation. Ein Zwilling dieses Weltraumphantoms wurde in Zusammenarbeit mit der GSI in Darmstadt für Grundlagenforschung im Rahmen der Krebstherapie verwendet. Im Weiteren wurden gemeinsam mit der israelischen Firma StemRad, die in Kooperation mit Lockheed Martin die AstroRad-Weste entwickelt hat, Forschungen bezüglich der Anwendung und Sicherheit von „X-Ray Protection Equipment“ für Radiologen und Mitarbeitende im Krankenhaus durchgeführt. Dies zielt insbesondere in Richtung verbesserter Schutzkleidung für den Operateur im routinediagnostischen Einsatz und bei längerdauernden komplizierten Eingriffen.

Auf zum Mond mit Artemis
Artemis I ist die erste in einer Reihe von Missionen des Artemis-Programms der NASA. Es sieht vor, nach mehr als 50 Jahren wieder Menschen auf unserem Trabanten zu landen, dort gemeinsam mit internationalen Partnern eine dauerhafte Basis zu errichten und eine Raumstation in der Mondumlaufbahn zu bauen, von der aus Menschen zu weiter entfernten Zielen, einschließlich des Mars, aufbrechen sollen. Artemis I war der erste Schritt auf diesem Weg. Bei dieser noch unbemannten Mission wurden alle neu entwickelten Systeme im Zusammenspiel getestet – das Orion-Raumschiff, das Europäische Servicemodul (ESM), die Schwerlastrakete SLS (Space Launch System) und die Bodensysteme. Die Sicherheit der Astronautinnen und Astronauten steht dabei an oberster Stelle. Dazu gehört insbesondere der Schutz vor der kosmischen Strahlung, die im Weltraum um ein Vielfaches höher ist als auf der Erde – auf dem Mond zum Beispiel rund 800 Mal. Um künftig geeignete Schutzmaßnahmen bei Langzeitmissionen ergreifen zu können, muss man die Strahlenbelastung genau kennen. Das wurde bei Artemis I mit dem Experiment MARE erforscht.

Das MARE-Experiment
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) leitet das Experiment. Hauptprojektpartner sind die israelische Raumfahrtagentur ISA, der israelische Industriepartner StemRad, der die AstroRad-Schutzweste entwickelt hat, sowie Lockheed Martin und die NASA. MARE stellt in seiner Komplexität und in seiner internationalen Zusammenarbeit mit zahlreichen Universitäten und Forschungseinrichtungen aus Europa, Japan und den USA das größte Experiment zur Bestimmung der Strahlenbelastung für Astronautinnen und Astronauten dar, das jemals den erdnahen Orbit verlassen hat. Mehr als 25 Tage Flug zum Mond, im Mondorbit und zurück zur Erde liegen hinter den #LunarTwins. Die während Artemis I durchgeführten Messungen liefern wertvolle Daten zur Risikobewertung und -minderung für künftige Erkundungsmissionen.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Artemis I Mission – Orion auf SLS

Der Beitrag Mondmission Artemis I: Die ersten „Mond-Astronautinnen“ kehren zurück nach Köln erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) 29. August 2022.

29. August 2022 – „Zurück zum Mond, mit deutscher Beteiligung. Ohne das ESM kann das Orion-Raumschiff nicht fliegen. Es ist daher ein großer Vertrauensbeweis der Amerikaner gegenüber Europa und Deutschland, Entwicklung und Bau dieses wichtigen Missionselements in europäische und deutsche Hände zu legen. Das macht uns außerordentlich stolz und zeigt, welche ausgezeichnete Arbeit die deutsche und europäische Industrie und Wissenschaft leistet“, sagt Dr. Anna Christmann, Koordinatorin der Bundesregierung für die Deutsche Luft- und Raumfahrt. Sie ist beim Start heute vor Ort in den USA dabei.

Außerdem fliegen an Bord der noch unbemannten Orion-Kapsel auch zwei menschenähnliche Puppen mit, die vom Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. in Köln gefertigt wurden. Für das Projekt MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment) werden sie die Strahlenbelastung innerhalb der Kapsel während des 42-tägigen Flugs von „Artemis I“ messen.

Im Rahmen der Reise zum Start von „Artemis I“ führte die deutsche Delegation unter Leitung von Dr. Christmann am Kennedy Space Center in Florida auch Gespräche mit NASA-Administrator Bill Nelson und seiner Stellvertreterin Pamela Melroy. Themen waren eine engere bilaterale Kooperation im Bereich Raumfahrt sowie die sogenannten Artemis Accords, eine Zusammenstellung der US-Regierung von Regeln und Best Practices im Zusammenhang mit der Erforschung des Mondes. Hierzu sollen die Gespräche weiter vertieft werden, auch im Rahmen eines strukturierten Raumfahrtdialogs zwischen den beiden Ländern.

Mit dem „Artemis-Programm“ will die NASA erstmals nach mehr als 50 Jahren wieder Menschen auf die Mondoberfläche bringen. Neben ESM und Orion gehört zum „Artemis-Programm“ auch die Schwerlastrakete „Space Launch System“ (SLS), welche ebenfalls bei „Artemis I“ ihren Jungfernflug absolviert und eine kleine Raumstation, das „Lunar Gateway“, welche noch aufgebaut werden muss und in Zukunft in der Nähe des Mondes als Umsteigebahnhof dienen wird. Hier ist die ESA an zwei Modulen beteiligt.

Die aktuelle Mission, „Artemis I“, testet die Komponenten noch ohne Menschen an Bord. 2024 sollen bei „Artemis II“ erstmals wieder Astronautinnen und Astronauten um den Mond fliegen. Frühestens 2025 sollen mit „Artemis III“ wieder Menschen auf der Mondoberfläche landen. Auch für diese Missionen und kommende Missionen wird Europa ESMs liefern, welche vom industriellen Hauptauftragnehmer Airbus Defence and Space in Bremen endmontiert werden. Aber auch bei den anderen Elementen der Artemis-Missionen ist Hightech „Made in Germany“ an Bord: Die Endkappen der Treibstofftanks der SLS-Rakete werden vom Augsburger Unternehmen MT Aerospace AG geliefert. Die Jena-Optronik GmbH aus Thüringen liefert für die Orion-Kapsel sogenannte Sternensensoren, die die Navigation des Raumschiffes im All ermöglichen. In Zukunft wird das Unternehmen auch die Sensoren liefern, die das Docking der Orion-Kapsel mit dem „Lunar Gateway“ und einem Mondlander steuern werden.

Update der RN-Redaktion:
Wegen technischer Probleme konnte der Start am 29.08.2022 nicht erfolgen. Eine neuer Startversuch ist derzeit für Samstag, den 3. September 2022 geplant.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Artemis I Mission – Orion auf SLS

Der Beitrag BMWK: Deutsches Know-How als Motor bei der Rückkehr zum Mond erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR 24. August 2022.

Am 22. August 2022 hat die NASA „grünes Licht“ für das erste Startfenster von Artemis-I gegeben: Aus technischer Sicht stehen damit die Zeichen gut für den Erstflug der neuen SLS-Schwerlastrakete mit ihrem Raumschiff Orion an Bord. Die Mission „Artemis-I“ soll 42 Tage dauern und – bei erfolgreichem Start am 29. August – die Erde am 10. Oktober wieder erreichen. Das Raumschiff Orion, dessen Service- und Antriebsmodul das hauptsächlich in Deutschland gebaute „ESM“ (European Service Modul) ist, soll dabei den Mond mehrfach umrunden. Der Start soll von der Startrampe 39A am Kennedy Space Center der NASA in Florida erfolgen. Von hier aus sind auch die Flüge der Apollo-Mondmissionen gestartet.

„Das ist ein beispielloser Vertrauensbeweis der NASA in die Fähigkeiten unserer Industrie und Deutschland als Partner. Wir sind mit 50 Prozent an den Servicemodulen der Artemis-Missionen beteiligt, die federführend von Airbus, als Hauptauftragnehmer der ESA, von einem europäischen Industriekonsortium gefertigt und in Bremen endmontiert werden“, sagt Dr. Walther Pelzer, Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur und DLR-Vorstandsmitglied. Das erste ESM heiße dementsprechend auch wie die Hansestadt: „Bremen“.

Die Premiere der „Rückkehr in den Mondorbit“ findet dabei noch ohne Astronautinnen und Astronauten statt: Dafür sind bei dem Erstflug nach 50 Jahren zwei Messpuppen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) an Bord. Helga und Zohar sitzen auf den Plätzen der zukünftigen Besatzung und erfassen die Strahlenbelastung auf dem Flug. Sie sind Teil des Experiments MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment) des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln.

Ohne das Servicemodul kann Orion nicht fliegen
Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR mit Sitz in Bonn steuert im Auftrag der Bundesregierung die deutschen ESA-Beiträge. Aktuell ist Deutschland neben Frankreich der größte Partner der Europäischen Raumfahrtorganisation. Bezogen auf das Explorationsprogramm der ESA, aus denen die Europäischen Servicemodule für das Orion-Raumschiff der NASA finanziert werden, ist Deutschland der größte Beitragszahler. Insgesamt liefern zehn ESA-Mitgliedsstaaten (Deutschland und Frankreich sowie Belgien, Dänemark, Italien, Niederlande, Norwegen, Spanien, Schweden und die Schweiz) Teile für die ESM.

Ohne das Servicemodul kann „Orion“ nicht fliegen. Es ist das Herzstück des neuen Raumschiffs und sitzt unterhalb der Crew-Kapsel. Das ESM beinhaltet das Haupttriebwerk und liefert über vier Solarsegel den Strom, außerdem reguliert es Klima und Temperatur im Raumschiff und lagert Treibstoff, Sauerstoff und Wasservorräte für die Crew. Das Orion-Raumschiff und damit auch die ESM gelten als zentraler Meilenstein für künftige astronautische Explorationsmissionen zum Mond, aber auch zum Mars und darüber hinaus. Die NASA hat aktuell sechs ESM bei der ESA bestellt, von denen das nächste für die „Artemis-II“-Mission Anfang 2023 an die NASA ausgeliefert wird.

„Die Bereitstellung der ESM durch Europa ist Teil eines transatlantischen Tauschhandels. Wir kompensieren damit die Kosten für Betrieb und Versorgung der ISS durch die NASA“, erklärt DLR-Vorstand Walther Pelzer, und ergänzt: „Besonders freue ich mich, dass wir mit dem ESM auch auf die Expertise der fünf europäischen ATV-Transporter aufbauen und uns hier weiterentwickeln können.“ Die ATV-Raumfrachter hatten die Internationale Raumstation ISS von 2008 bis 2015 regelmäßig mit Nachschub versorgt. Sie wurden ebenfalls wesentlich bei Airbus in Bremen entwickelt und gebaut.

Bei der zweiten Artemis-Mission, die aktuell für Ende 2023 geplant ist, sollen erstmals Astronautinnen oder Astronauten mitfliegen. Mit der dritten Mission, Artemis III, sollen dann die erste Frau und der nächste Mann auf dem Mond landen. Die ESA soll ab 2024 mit insgesamt drei Plätzen für europäische Astronautinnen und Astronauten an den Artemis-Missionen zum Lunar Gateway, einer kleinen Station im Mondorbit, beteiligt sein.

Das Raumschiff Orion
Das Raumschiff Orion besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen: dem US-amerikanischen Crewmodul und dem Europäischen Servicemodul. Das Crewmodul ähnelt der Kapselform der Apollo-Raumschiffe, ist aber rund doppelt so groß: Statt drei finden bis zu vier Menschen darin Platz. Die rund zehn Tonnen schwere Kapsel beherbergt auch das Lebenserhaltungssystem sowie die Flugsteuerung. Die Kapsel tritt am Ende einer Mission wieder in die Erdatmosphäre ein und landet am Fallschirm hängend im Pazifik. Die Crew wird dort von Schiffen und Hubschraubern geborgen. Das ESM wiegt voll beladen beim Start etwa 15 Tonnen. Am Ende jeder Mission trennt sich das ESM von der Orion-Kapsel und verglüht in der Erdatmosphäre.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Artemis I Mission – Orion auf SLS

Der Beitrag DLR: „Grünes Licht” für die Rückkehr zum Mond erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

27. April 2022 – Die NASA wird 2022 mit der Mission Artemis I nach fast 50 Jahren erstmals wieder ein Raumschiff zum Mond schicken. Nun sind die ersten beiden Passagiere Helga und Zohar auf dem Weg zur NASA nach Florida. Für den unbemannten Testflug werden die „Messpuppen-Zwillinge“ im Cockpit der Orion-Kapsel sitzen. Das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geleitete MARE Experiment untersucht mit zwei baugleichen Phantomen die Strahlenbelastung während des gesamten bis zu sechswöchigen Fluges, speziell zugeschnitten auf den weiblichen Körper. Denn die NASA plant mit den Artemis-Flügen die erste Frau zum Mond zu schicken. Forschende des Kölner DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin haben das Experiment erfolgreich vorbereitet und für den Einbau am Kennedy Space Center (KSC) der NASA nun ausgeliefert. Teil des Experiments ist auch eine Strahlenschutzweste, die erprobt wird. Der Start von Artemis I ist derzeit für den Sommer 2022 geplant. Der Aufbau und Einbau der Messpuppen soll rund vier Wochen vor dem eigentlichen Start beginnen.

Außerhalb des schützenden Erdmagnetfelds ist die Strahlenbelastung für den menschlichen Organismus deutlich erhöht. Der weibliche Körper reagiert darauf wegen strahlungsempfindlicher Organe wie der weiblichen Brust noch empfindlicher als der männliche Körper. Insgesamt ist die Strahlung eine der größten Herausforderungen für längere astronautische Missionen ins tiefere Weltall bis hin zum Mars. „Mit MARE, dem größten je außerhalb der Erdumlaufbahn geflogenen Strahlungsexperiment, wollen wir herausfinden, wie genau sich die Strahlungswerte während eines vollständigen Mondfluges für Astronautinnen verhalten und welche Strahlenschutzmaßnahmen dagegen hilfreich sein können“, sagt Dr. Thomas Berger, Leiter der Arbeitsgruppe Biophysik in der Abteilung Strahlenbiologie am DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. „In den vergangenen Wochen und Monaten haben wir Helga und Zohar an den DLR-Standorten in Köln und Bremen vollständig durchgecheckt unter anderem mit Tests zu Auswirkungen der Vibrationen beim Start der Mission Artemis I. Weiterhin haben wir einen vollständigen Testlauf des Aufbaus der Messpuppen durchgeführt, damit später am Kennedy Space Center alles reibungslos verläuft.“

Die „Messpuppen-Zwillinge“ sind weiblichen Körpern nachempfunden. Frauen haben ein allgemein höheres Krebsrisiko und darum gelten für Astronautinnen stets andere Strahlungsgrenzwerte als für ihre männlichen Kollegen. Geschlechtsspezifische Messungen mit Phantomen im All gab es bislang nicht. „Genauer sind beide Puppen aus Materialien hergestellt, die die menschlichen Knochen, Weichteile und Organe einer erwachsenen Frau nachahmen. Mehr als 10.000 passive Sensoren und 34 aktive Strahlungsdetektoren sind in die 38 Scheiben integriert, aus denen die Puppen zusammengesetzt sind“, erklärt MARE-Projektleiter Dr. Thomas Berger. Beide Phantome sind 95 Zentimeter groß und 36 Kilogramm schwer. Eine von ihnen – Helga – fliegt ungeschützt zum Mond, die andere – Zohar – trägt eine neu entwickelte Strahlenschutzweste, AstroRad genannt. Im Vergleich der beiden Datensätze lässt sich dann ermitteln, in welchem Ausmaß die von israelischen Partnern entwickelte Weste eine Astronautin vor schädlicher Strahlenbelastung schützen würde.

Kosmische Strahlung im All
Die Erdatmosphäre und die Abschirmung des Erdmagnetfelds schützen uns vor dem größten Teil der Strahlung im Universum, einschließlich der Strahlung unserer Sonne. Wenn Astronauten die Erde verlassen, sind sie dem gesamten Spektrum der im Weltraum vorhandenen Strahlung ausgesetzt. Das Orion-Raumschiff wird in den ersten Stunden nach dem Start und bei der Rückkehr zur Erde zwei Perioden intensiver Strahlung durchlaufen, wenn es durch die Van-Allen-Gürtel fliegt, welche die vom Magnetfeld der Erde eingefangene Weltraumstrahlung beherbergen.

Wenn Orion über den Schutz des Erdmagnetfelds hinausfliegt, wird es einer härteren Strahlungsumgebung ausgesetzt sein als die Besatzung der Internationalen Raumstation ISS in der erdnahen Umlaufbahn. Außerhalb der Van-Allen-Gürtel umfasst die Strahlungsumgebung im Weltraum energetische Teilchen, die von der Sonne bei Sonneneruptionen erzeugt werden, sowie Teilchen der galaktischen und extragalaktischen kosmischen Strahlung, die von außerhalb unseres Sonnensystems kommen. „Die kosmische Strahlung ist eine besondere Herausforderung bei längeren Missionen im freien Weltraum, denn sie sorgt fortwährend für ein gewisses Level an energiereichen ionisierten Teilchen“, erklärt PD Dr. Christine Hellweg, Leiterin der Abteilung Strahlenbiologie am DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. „Die Vielfalt der Teilchen in der kosmischen Strahlung reicht von Wasserstoff bis Eisen und weiter bis zum Uran.“

Anthropomorphe Phantome messen Strahlung
Helga und Zohar sind sogenannte anthropomorphe Phantome, dem menschlichen Torso nachempfundene Messkörper. Mit ihnen hat das DLR bereits viel Erfahrung: Zuletzt war ein Phantom, genannt Matroshka, des Kölner DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin zwischen 2004 und 2011 auf der ISS im Einsatz. Außen auf der ISS angebracht, sammelte das Phantom Strahlungswerte eines Astronauten, der einen Weltraumspaziergang absolviert. Außerdem hielt sich das Phantom in verschiedenen Teilen der Raumstation auf, um die Strahlenbelastung zu messen. „Die Astronautinnen und Astronauten auf der Station sind einer Strahlenbelastung ausgesetzt, die etwa 250-mal höher ist als die der Menschen auf der Erde – in Köln. In größerer Entfernung vom Erdmagnetfeld und im interplanetaren Raum könnte die Strahlenbelastung bei Erkundungsmissionen noch viel höher sein – schätzungsweise bis zu 700 Mal höher“, erklärt Berger.

Über das Experiment MARE
Das Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) leitet das Experiment MARE. Hauptprojektpartner sind die israelische Raumfahrtagentur ISA, der israelische Industriepartner StemRad, der die AstroRad-Schutzweste entwickelt hat, sowie Lockheed Martin und die NASA. MARE stellt in seiner Komplexität und in seiner internationalen Zusammenarbeit mit zahlreichen Universitäten und Forschungseinrichtungen aus Europa, Japan und den USA das größte Experiment zur Bestimmung der Strahlenbelastung für Astronautinnen und Astronauten dar, das jemals den erdnahen Orbit verlassen hat. Es liefert grundlegende Daten zur Abschätzung des Strahlenrisikos für die kommenden bemannten Flüge zum Mond.

USA und Europa fliegen mit Artemis zum Mond
Ziel der NASA-Mission Artemis I ist der erste zunächst unbemannte Raumflug der Orion-Kapsel zum Mond, ihn zu umrunden und zur Erde zurückzukehren. Dabei wird die Kapsel durch das European Service Module (ESM) angetrieben und versorgt, das mit deutscher Technologie hauptverantwortlich am Standort Bremen gebaut wurde. Die Flugzeit wird zwischen 26 und 42 Tagen betragen. Dabei ist das Experiment MARE als sogenannte secondary oder scientific payload dabei. Das bedeutet, beide Phantome müssen autark vom Raumschiff funktionieren. Von der Stromversorgung bis zur Datenspeicherung – alle Funktionen werden vollkommen unabhängig vom Orion-Schiff sein. Das neue Mond-Programm der NASA wurde in Anspielung auf die Apollo-Missionen Artemis benannt. Artemis ist in der griechischen Mythologie die Mondgöttin und Zwillingsschwester Apollons.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Artemis I Mission – Orion auf SLS

Der Beitrag DLR schickt weibliche Messpuppen zur NASA-Mission ARTEMIS 1 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Die Weltraumstrahlung außerhalb des schützenden Erdmagnetfeldes ist hoch – eine große Belastung für den menschlichen Körper und eine Herausforderung für die zukünftige astronautische Raumfahrt zu Mond und Mars. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) forscht zur Bestimmung des Strahlenrisikos für die bemannte Raumfahrt. Eines der Projekte, welches die Wissenschaftler gemeinsam mit der NASA, der israelischen Raumfahrtagentur ISA und den Firmen Lockheed Martin und StemRad durchführen, ist das Projekt MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment).

Im Herbst 2019 war der wissenschaftliche Leiter des MARE-Projekts Dr. Thomas Berger vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin mit seinem Team zum sogenannten Fit-Check bei der NASA im Johnson Space Center in Houston, Texas. Mit zwei Dummys, die den später zum Mond fliegenden Phantomen Helga und Zohar in Größe und Gewicht identisch sind, probten die Orion-Techniker vor Ort den Einbau in das Raumschiff.

„Zunächst mussten die Techniker testen, ob sie Helga und Zohar in ihren Transportrahmen durch die Luke in die Orion-Kapsel tragen können. Beide Phantome wiegen jeweils 50 Kilogramm, Zohar mit der AstroRad-Weste sogar 76 Kilogramm. Drei bis vier NASA-Techniker sind für den Einbau nötig“, erklärt DLR-Wissenschaftler Thomas Berger, der die Abteilung Strahlenbiologie leitet. „Die Kommandokapsel der Orion ist eng, aber es hat gut funktioniert. Und auch unser Rahmen, mit dem die Messkörper mit dem Raumschiff verbunden werden, passte perfekt. Mit zwölf Befestigungsschrauben werden die ‚Passagierplätze‘ im Raumschiff fest verankert“, so Berger weiter.

Das Projekt MARE nimmt weiter Fahrt auf
Der Fit-Check im Orion-Raumschiff verlief also erfolgreich. Auch die Vibrationstests am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen, mit denen die Belastbarkeit der Verbindung der Phantome auf den „Plätzen“ geprüft wurde, bestätigten die Qualität der Konstruktion. Kürzlich traf die israelische AstroRad-Strahlenschutzweste im DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln ein. Der nächste größere Schritt für MARE wird im Januar folgen. „Dann besucht uns der Industriepartner StemRad, der die Strahlenschutzweste AstroRad entwickelt hat. Zusammen werfen wir einen genauen Blick auf die Weste und Zohar, die sie beim Flug zum Mond tragen wird. Wenn nötig, passen wir die Weste für den optimalen Sitz nochmals an. Anschließend werden wir unsere eigenen Sensoren sowie die der Partner und beteiligten Wissenschaftler in Zohar und Helga einbauen. MARE ist also auf Kurs“, zeigt sich DLR-Strahlenphysiker Berger optimistisch. Aktuell plant die NASA den Mondflug der Orion für Herbst 2020.

Die DLR-Matroshkas der neuen Generation sind weiblich
Matroshkas sind sogenannte Phantome, dem menschlichen Torso nachempfundene Messkörper. Mit ihnen hat das DLR bereits viel Erfahrung: Zuletzt war eine Matroshka der Luft- und Raumfahrtmediziner vom DLR in Köln zwischen 2004 und 2011 auf der Internationalen Raumstation (ISS). Außen auf der ISS angebracht, sammelte das Phantom Strahlungswerte eines Astronauten, der einen Weltraumspaziergang absolviert. Außerdem hielt sich das Phantom im russischen und japanischen Teil der Raumstation auf, um die Strahlenbelastung in diesen Teilen der ISS zu messen.

Die neue Generation der Matroshkas ist erstmalig der weiblichen Anatomie nachempfunden. Der Bedarf an Daten über den weiblichen Organismus ist groß. Schließlich wird es in Zukunft immer mehr Raumfahrerinnen geben. Frauen haben ein allgemein höheres Krebsrisiko und darum gelten für Astronautinnen stets andere Grenzwerte als für ihre männlichen Kollegen. Geschlechtsspezifische Messungen mit Messkörpern im All gab es bislang nicht

Zohar wird mit Schutzweste, Helga ohne Schutzweste zum Mond fliegen. So sammeln die baugleichen Modelle vergleichbare Datensätze, erstmals jenseits der niedrigen Erdorbits. Insgesamt über 6.000 aktive und passive Sensoren sind jeweils auf der Oberfläche und im Innern der Körper angebracht. Diese bestehen aus Kunststoffen unterschiedlicher Dichten, die – an den anatomisch passenden Positionen im Körper – das menschliche Skelett und die Organe simulieren. Nach dem Raumflug um den Mond werden die Strahlungswerte beider Modelle verglichen, um die Wirksamkeit der AstroRad-Schutzweste bewerten und später, wenn nötig, verbessern zu können.

Orion-Mission Artemis I und das DLR
Ziel der NASA-Mission Artemis I ist der erste zunächst unbemannte Raumflug der Orion zum Mond, ihn zu umrunden und zur Erde zurückzukehren. Die Flugzeit wird zwischen 26 und 42 Tagen betragen. Dabei ist das Experiment MARE als sogenannte secondary oder scientific payload dabei. Das bedeutet, beide Phantome müssen autark vom Raumschiff funktionieren. Von der Stromversorgung bis zur Datenspeicherung – alle Funktionen werden vollkommen unabhängig vom Orion-Schiff sein.

Der Beitrag DLR: Probesitzen in Orion für MARE erschien zuerst auf Raumfahrer.net.