Das Universum im Labor: ESA und FAIR schließen Kooperation zur Erforschung kosmischer Strahlung
Mehr über die Auswirkungen von kosmischer Strahlung auf Menschen, Elektronik und Material zu erfahren, gehört zu den entscheidenden Fragestellungen der Zukunft in der astronautischen, aber auch der robotischen Raumfahrt. Die genauere Erforschung ist eine der zentralen Aufgaben zum effektiven Schutz von Astronauten und Raumfahrtsystemen. Um dies zu erreichen, werden die Europäische Weltraumorganisation ESA und das internationale Beschleunigerzentrum FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research GmbH), das derzeit beim GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt entsteht, künftig eng zusammenarbeiten. Eine entsprechende Kooperationsvereinbarung haben die beiden Partner am Mittwoch, 14. Februar 2018, auf dem GSI- und FAIR-Campus in Darmstadt unterzeichnet.
SA-Generaldirektor Professor Johann-Dietrich Wörner und die FAIR-Geschäftsführung, bestehend aus dem Wissenschaftlichen Geschäftsführer Professor Paolo Giubellino, der Administrativen Geschäftsführerin Ursula Weyrich sowie dem Technischen Geschäftsführer Jörg Blaurock, besiegelten mit der Vereinbarung eine internationale Kooperation, die weitreichende Perspektiven für neue wissenschaftliche Erkenntnisse bietet. Strahlung ist ein limitierender Faktor beispielsweise für astronautische Missionen zum Mond und zum Mars, wie auch für wissenschaftliche Missionen in die Tiefen des Weltraums.
Ebenfalls anwesend war ESA-Astronaut Thomas Reiter, einer der Initiatoren der Kooperation.
Einmalige Forschungsmöglichkeiten
„Die Kooperation von FAIR und ESA eröffnet einmalige Möglichkeiten für exzellente Forschung im Bereich der kosmischen Strahlung und ihrer Auswirkungen“, sagte Professor Paolo Giubellino. „FAIR wird eine weltweit einzigartige Einrichtung sein. Mit ihr können Forscherinnen und Forscher die Vielfalt des Universums gleichsam ins Labor holen, um fundamentale Fragen wie die Entstehung der chemischen Elemente im Kosmos zu untersuchen, aber auch, um Erkenntnisse über die Wirkung von Strahlen in Zellen und Festkörpern zu gewinnen und Anwendungen zum Beispiel in der Biophysik und der Materialforschung voranzutreiben. Wir freuen uns sehr auf die vertiefte Zusammenarbeit mit der ESA.“
Professor Johann-Dietrich Wörner unterstrich ebenfalls die Bedeutung der neuen Kooperation zwischen den beiden internationalen Einrichtungen: „GSI ist die einzige Einrichtung in Europa, die in der Lage ist, hochenergetische schwere Kerne zu simulieren, die in der kosmischen Strahlung vorkommen. Mit FAIR werden bald Experimente mit einem noch größeren Spektrum an Teilchenenergien und -intensitäten möglich sein. Diese Reproduktion der kosmischen Strahlenumgebung kann uns in vielen Bereichen unterstützen, von der Materialforschung für Satellitenmissionen bis zur Radiobiologie, die sich mit den Auswirkungen der kosmischen Strahlung auf den menschlichen Organismus befasst und eine wichtige Vorbereitung für langfristig geplante astronautische Missionen zum Mond und darüber hinaus ist.“
Außerhalb der schützenden Erdatmosphäre und des Erdmagnetfelds sind Astronauten, Satelliten und Raumsonden kosmischer Strahlung ausgesetzt. Eine wesentliche Komponente der kosmischen Strahlung sind schnelle Teilchen, die bei Sternexplosionen ins All geschleudert oder von der Sonne und von fernen Galaxien ausgesendet werden. Wie wirkt sich die Strahlung bei einem langen Raumflug, etwa zum Mars, auf Menschen und Raumfahrzeuge aus? Was passiert mit der sensiblen Elektronik an Bord? Welche Materialien eignen sich in welcher Stärke als Schutzschild zur Abschirmung? Lassen sich gezielt strahlenresistente Materialien und elektronische Bauteile entwickeln? Das sind einige grundlegende Fragen, die entscheidend für die Umsetzung solcher Raumfahrtmissionen sind, damit Menschen und Materialien im Weltall die bestmöglichen Bedingungen erhalten und Gesundheitsrisiken minimiert werden.
Zu den zentralen Punkten, die in der Kooperationsvereinbarung zwischen ESA und FAIR festgehalten sind, gehören daher die Forschungsfelder Strahlenbiologie, elektronische Komponenten, Materialforschung, Abschirmmaterialien und Kalibrierung von Instrumenten. Außerdem haben die beiden Partner Zusammenarbeit bei Technologie- und Software-Entwicklungen vereinbart sowie weitere gemeinsame Aktivitäten etwa im Innovationsmanagement.
Die neue Kooperation baut dabei auf einer seit Jahren sehr erfolgreichen und verlässlichen Basis der Zusammenarbeit zwischen ESA und GSI in mehreren Forschungsprojekten auf. So läuft beispielsweise seit 2008 das Forschungsprojekt IBER (Investigations into Biological Effects of Radiation), das aktuell mit der Vergabe von Strahlzeit in eine neue Runde geht.
Optimierte Instrumente, Vorteile für Missionsplanung
Die neuen Erkenntnisse können helfen, empfindliche Instrumente speziell für den Gebrauch im Weltraum anzupassen. Auch für das ESA-Satellitenkontrollzentrum ESOC in Darmstadt sind solche Forschungen interessant. Dort werden Satellitenmissionen gesteuert und deren Flugbahnen berechnet. Für die Missionsplanung sind detaillierte Erkenntnisse über Strahlenquellen und -wirkungen hilfreich, um Flugvarianten zu wählen, bei denen die Gesamtbelastung mit Strahlung möglichst gering ist.
Sowohl FAIR als auch ESOC freuen sich sehr auf die Möglichkeiten einer erweiterten Zusammenarbeit zwischen diesen beiden Darmstädter Institutionen, die dazu beitragen, die Stadt als international etablierte Wissenschaftsstadt weiter zu stärken.
Kontakte für Presseanfragen:
Nicola Gebers & Bernhard L. von Weyhe
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European Space Agency, ESA/ESOC
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