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Bei GSI entsteht das neue Beschleunigerzentrum FAIR. Erfahren Sie mehr.

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14.04.2008 | Strahlenrisiken für Astronauten bei Weltraumflügen zum Mars

Neues Forschungsprojekt an der GSI

GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Zellkerne

G. Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Vorbeschleuniger UNILAC

 

Die Beschleunigeranlage der GSI wurde von der European Space Agency, ESA, ausgewählt, um die Strahlenrisiken für Astronauten auf Marsmissionen zu erforschen. Der Grund ist, dass sich in Europa nur an der GSI-Beschleunigeranlage Ionenstrahlen genau so erzeugen lassen, wie sie im Weltraum auftreten. Forscherinnen und Forscher aus ganz Europa sind aufgerufen, die Wirkung der Ionenstrahlen auf das menschliche Erbgut zu untersuchen und somit die Risiken von bemannten Raumflügen zu ermitteln. Die ersten Experimente sollen schon in diesem Jahr anlaufen und werden später an der geplanten Beschleunigeranlage FAIR an der GSI fortgesetzt.

Astronauten sind auf Weltraumflügen permanent kosmischer Strahlung ausgesetzt. Diese Strahlung tritt zum größten Teil nicht auf der Erde auf, da sie vom Erdmagnetfeld und der Atmosphäre abgeschirmt wird. Es ist bekannt, dass Strahlung menschliche Zellen und deren Erbgut schädigen kann. Dadurch kann Krebs entstehen oder es sterben Zellen ab, was zum Beispiel im Gehirn oder in den Augen zu erheblichen Spätschäden führen kann. Die genauen Gesundheitsrisiken, die sich durch Strahlung auf bemannten Weltraumflügen zum Mond oder Mars ergeben, sind bisher zu wenig bekannt.

Ziel der für die ESA an der GSI geplanten Forschungen ist es, die biologische Wirkung speziell von Ionenstrahlen auf das menschliche Erbgut und deren Langzeitwirkung quantitativ zu untersuchen. Es ist geplant, Moleküle, Zell- sowie Gewebeproben zu bestrahlen. Aufbauend auf den Forschungsergebnissen können optimale Abschirmungen zum Einsatz in der Raumfahrt entwickelt werden. Dies ist eine Grundvoraussetzung für die Durchführung sicherer Marsmissionen.

Die im Weltraum auftretenden Ionenstrahlen sind äußerst vielfältig. Es können Ionen von allen Elementen auftreten, das heißt vom Wasserstoff, dem leichtesten, bis zum Uran, dem schwersten. Die Beschleunigeranlage der GSI ist die einzige in Europa mit der alle im Weltraum auftretenden Ionenstrahlen hergestellt werden können. Sie eignet sich deshalb besonders für das geplante Forschungsvorhaben. An der zukünftigen Beschleunigeranlage FAIR werden die Möglichkeiten erheblich erweitert, weil dort Ionenstrahlen mit noch höheren Energien und Intensitäten hergestellt werden können.

Im Weltraum treten unterschiedliche Strahlungsarten auf, neben Ionenstrahlen sind dies zum Beispiel elektromagnetische Strahlung oder Neutrinostrahlung. Ionenstrahlen besitzen die mit Abstand höchste biologische Wirkung. Sie sind dementsprechend die wichtigste und entscheidende zu untersuchende Strahlungsart, um Gesundheitsrisiken für bemannte Weltraumflüge zu ermitteln.

Forscherinnen und Forscher wurden bereits aufgerufen, Vorschläge für Experimente einzureichen. Die ersten Anträge werden im Mai begutachtet. Die Begutachtung übernimmt ein Programm-Komitee ("Biophysics & Radio-Biology Program Advisory Committee"), das mit internationalen Spitzenwissenschaftlern besetzt ist. Die ersten Experimente könnten schon Ende dieses Jahres durchgeführt werden.


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Zellkerne
Vorbeschleuniger UNILAC
Mikroskop-Aufnahmen von Zellkernen, die mit Ionenstrahlen an der GSI beschossen wurden. Die Einschussstellen einzelner Ionen sind mit einem speziellen Verfahren sichtbar gemacht und als helle Punkte zu erkennen.
Blick in den 120 Meter langen Vorbeschleuniger UNILAC an der GSI, der zur Erzeugung der Ionenstrahlen verwendet wird.
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
G. Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH