Die Rückkehr zum Mond hat begonnen

NASA-Mondmission Artemis I erfolgreich gestartet

Am Mittwoch, dem 16. November 2022 startete die NASA-Mondmission Artemis I um 07:48 Uhr (MEZ) von der Startrampe 39B am Kennedy Space Center der NASA in Florida/USA. Nach mehreren Verschiebungen geht es zurück zum Mond, fast genau 50 Jahre nach dem letzten Apollo-Flug im Dezember 1972. Mit an Bord die #LunaTwins des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Die beiden Astronautinnen-Phantome Helga und Zohar des MARE-Experiments messen die kosmische Strahlung auf der Reise zum Mond und zurück. Die Wartezeit vor dem Start haben beide Phantome dank einer ausgeklügelten Stromsparstrategie gut überstanden. Rund 26 Tage Flug liegen nun vor ihnen. Am 11. Dezember 2022 wird die Orion-Kapsel mit den #LunaTwins zurück auf der Erde erwartet.

Bildinfo: Die NASA-Schwerlastrakete SLS auf dem Startplatz in Florida – Foto: NASA

„Helga und Zohar sind fit für den Flug“, sagt Dr. Thomas Berger vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. „Mögliche längere Wartezeiten vor dem Start hatten wir eingeplant, ebenso sind beide Messpuppen für die lange Flugzeit von mehreren Wochen ausgelegt.“ Wenn die neue SLS-Schwerlastrakete morgen planmäßig für den Testflug vom NASA Kennedy Space Center in Florida abhebt, beginnt ein umfangreiches Flugprogramm. Dabei wird das Orion-Raumschiff mit den beiden Messpuppen an Bord in einen Mondorbit eintreten und sich bis zu einer halben Million Kilometer von der Erde entfernen – weiter als je ein Crew-Raumschiff geflogen ist. „Auf diesem Weg liegen die Strahlungswerte deutlich höher als auf der Erde oder auch auf der Internationalen Raumstation. Wie genau wird das MARE-Experiment erstmals umfassend festhalten“, so Berger weiter.

Passive und aktive Strahlungs-Messsensoren

Die beiden Messkörper sind weiblichen Körpern samt Fortpflanzungsorganen nachempfunden, sodass die Strahlungsdosis auch in den besonders strahlungsempfindlichen Organen gemessen werden kann. Die Astronautinnen-Phantome, bestehen aus jeweils 38 Scheiben, sind 95 Zentimeter groß und 36 Kilogramm schwer. Zohar wiegt mit der AstroRad-Strahlenschutzweste, die bei dem Flug getestet wird, sogar 62 Kilogramm. Im Inneren der beiden Phantome befinden sich Organe und Knochen aus Kunststoff unterschiedlicher Dichte. Dort und auf der Oberfläche sind über 12.000 passive Strahlungsdetektoren aus kleinen Kristallen sowie 16 aktive Detektoren des DLR unter anderem an den strahlenempfindlichsten Organen des Körpers – Lunge, Magen, Gebärmutter und Knochenmark – eingebaut. Die passiven Strahlungsmessgeräte (Dosimeter) benötigen keinen Strom, messen kontinuierlich und liefern so einen über die gesamte Missionszeit summierten Wert der Strahlung. Mit dem Auslesen der Kristalle entsteht ein dreidimensionales Abbild des menschlichen Körpers, das zeigt, wie hoch die Strahlenbelastung während eines Mondfluges insgesamt auf Knochen und Organe an unterschiedlichen Stellen ist.

Die aktiven, batteriebetriebenen Detektoren, die in den beiden Phantomen integriert sind, erfassen zusätzlich die aktuelle Strahlenbelastung mit einer zeitlichen Auflösung von fünf Minuten. So können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nachvollziehen, unter welchen Bedingungen und in welchen Phasen der Mission welche Strahlenbelastung auf die Körperteile einwirkt. Mit der nun längeren Wartezeit vor dem Start von Artemis I kam eine besonders raffinierte Stromsparmethode für die DLR Detektoren zum Tragen. „Unsere aktiven Strahlungsmessgeräte mit dem Namen M-42 befinden sich vor dem Start in einer Art Schlafmodus, der fast keinen Strom der Batterien benötigt“, erklärt DLR-Forscher Dr. Thomas Berger, der das MARE-Experiment leitet. „Erst beim Start aktivieren Beschleunigungssensoren die Geräte und die Strahlungsmessungen beginnen.“

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.

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Update vom 18.01.2023

Mondmission Artemis I: NASA übergibt Astronautinnen-Phantome wohlbehalten nach Mondflug

Es war eine historische Reise. Im Rahmen der NASA-Mission Artemis I flog das Raumschiff Orion angetrieben und versorgt vom Europäischen Service Modul ESM erstmals zum Mond und zurück. Mit an Bord die beiden Astronautinnen-Phantome Helga und Zohar, die erstmals in der Raumfahrt die Strahlenbelastung auf den weiblichen Körper bei solch einem Flug gemessen haben. Nach der erfolgreichen Landung der Orion-Kapsel am 11. Dezember 2022 im Pazifik hat die NASA nun am Kennedy Space Center beide Messpuppen an das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geleitete MARE-Forschungsteam übergeben. Noch vor Ort finden erste Auswertungen der Messdaten statt. Im Februar werden Helga und Zohar zurück am DLR-Standort Köln erwartet.

„Wir sind froh und stolz, Helga und Zohar so wohlbehalten mit einem Schatz an Daten zurückerhalten zu haben“, sagt Prof. Jens Jordan, Direktor des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin, der stellvertretend für das DLR die Astronautinnen-Phantome gemeinsam mit dem Forschungsteam entgegennahm. „Jetzt sind wir gespannt auf alle Details aus den Strahlungsmessungen in bis zu mehr als 400.000 Kilometer Entfernung von der Erde.“

38 Scheiben und nachgebildete Organe

Über die gesamte Mission bis zur Landung haben Helga und Zohar die Strahlungswerte gemessen. Die beiden Astronautinnen-Phantome sind weiblichen Körpern samt Fortpflanzungsorganen nachempfunden, sodass die Strahlungsdosis auch in besonders strahlungsempfindlichen Organen gemessen werden kann. Die beiden Messkörper bestehen aus jeweils 38 Scheiben, sind 95 Zentimeter groß, 36 Kilogramm schwer und enthalten aus Kunststoff nachgebildete Organe und Knochen unterschiedlicher Dichte. Zohar, bereitgestellt von der israelischen Raumfahrtagentur ISA, wiegt mit der zusätzlichen AstroRad-Strahlenschutzweste der Firma StemRad sogar 62 Kilogramm.

„Die aktiven Strahlungsdetektoren des DLR überprüfen wir direkt hier am Kennedy Space Center und lesen deren Messdaten aus“, sagt der MARE-Projektleiter Dr. Thomas Berger vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. „Wir haben bereits jetzt hervorragende Daten von der ersten bis zur letzten Minute des mehr als 25-tägigen Fluges – Helga und Zohar haben auf ihrer Reise zum Mond einen super Job gemacht! Eine detaillierte Datenauswertung folgt nun allerdings in den kommenden Monaten.“

Im Inneren und auf der Oberfläche beider Phantome sind insgesamt 18 aktive Detektoren der NASA (CADs) und 16 aktive Detektoren des DLR (M-42) verbaut, die über den gesamten Flug die Strahlungsdosis unter anderem in den strahlenempfindlichsten Organen des Körpers – Lunge, Magen, Gebärmutter und Knochenmark – gemessen haben. Hinzu kommen über 12.000 passive Strahlungsdetektoren aus kleinen Kristallen, die über die gesamten 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 Organen an unterschiedlichen Stellen während eines Mondflugs insgesamt ist. Zusätzlich wird betrachtet, wie viel Abschirmung die mitgeführte Strahlungsweste bei Zohar ermöglichte. Diese aufwendige Auswertung wird zum größten Teil am DLR in Köln, aber auch in den Laboren der Projektpartner der NASA und der internationalen Universitäten erfolgen.

Die Rückkehr der #Luna-Twins an das DLR-Institut für Luft-und Raumfahrtmedizin ist im Laufe des Februars 2023 geplant.

Das MARE-Experiment

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (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 Erkundungsmissionen liefern.

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)