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Projekt zum Aufbau eines direkt anzeigenden Astronautendosimeters erfolgreich abgeschlossen

15.12.2016

Der Franzose Thomas Pesquet nutzt als erster Astronaut ein mobiles Dosimeter, das die Strahlungsdosis sofort anzeigt – entwickelt von der PTB und europäischen Partnern.

Seit Samstag, den 19. November 2016, ist der europäische ESA Astronaut Thomas Pesquet (siehe Abb. 1) an Bord der Internationalen Raumstation ISS. Dort verwendet und testet er während einer sechsmonatigen Mission erstmals ein ganz neues Strahlungsmess-System, das ihm ohne Zeitverzögerung anzeigt, wie hoch seine Strahlungsdosis gerade ist. Je nach Qualität der Strahlung errechnet das Gerät sofort die Wirkung der Strahlung auf lebendes Gewebe. Bisher konnten Astronauten diese Informationen nicht selbst abrufen, denn die Auswertung der Daten erfolgte erst nach der Rückkehr zur Erde. Ein Herzstück des mobilen Personendosimeters sind zwei Silizium-Halbleiterdetektoren, deren konzeptioneller Aufbau und Auswertealgorithmus maßgeblich in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) entwickelt wurde [1]. Das Personendosimeter ist Teil eines Gemeinschaftprojektes unter der Leitung des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR).

Das neue Strahlungsmess-System trägt den Namen EuCPAD (European Crew Personal Active Dosimeter) und wurde im Auftrag der Europäischen Raumfahrtorganisation
(ESA-GSTP) entwickelt. Es soll nicht nur Thomas Pesquet sofortige Informationen über seine Strahlungsexposition liefern, sondern auch Wissenschaftler mit Daten versorgen, die für künftige Raumfahrtmissionen wichtig sind. Denn die Strahlung im Weltraum ist einer der Faktoren, die Langzeitmissionen des Menschen im All bisher begrenzen. Daher brauchen Forscher Antworten auf die Fragen: Wie hoch ist die Strahlung in den unterschiedlichen Modulen der ISS und welche Schwankungen gibt es? Und auch: Wie setzt sie sich zusammen? Denn innerhalb der ISS sind nicht nur kosmische und solare Strahlung messbar, sondern auch jene Teilchenschauer, die beim Aufprall von ionisierender Strahlung auf die Hülle der ISS entstehen.

EuCPAD besteht aus einem kleinen Dosimeter (siehe Abb. 2), das der Astronaut am Körper trägt, und einer Serviceeinheit, mit Metallgehäuse und Display (siehe Abb. 3). Hier sichert Thomas Pesquet einmal wöchentlich die Daten, die sein Personendosimeter ermittelt hat, und lädt es neu auf. Vor allem aber enthält die Serviceeinheit einen sogenannten gewebeäquivalenten Proportionalzähler. Dies ist ein Ionisationsdetektor, der die Eigenschaften von menschlichem Gewebe simuliert. Seine Funktion ist ähnlich wie die des mobilen Dosimeters am Körper des Astronauten: Er soll die Äquivalentdosis (Energiedosis multipliziert mit einem Qualitätsfaktor für die Strahlenqualität) bestimmen. Der Abgleich der Daten des Dosimeters einerseits und des Proportionalzählers andererseits verifiziert die gemessenen Daten.

Unter der Leitung des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin waren an der Entwicklung von EuCPAD neben der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt auch Mirion Technologies/Finnland, Seibersdorf Labor GmbH/Österreich und Tyndall National Institute/Irland beteiligt.

Abb.1: Der Franzose Thomas Pesquet führt im Rahmen der neunten Langzeitmission der ESA wissenschaftliche Experimente auf der ISS aus. Das Bild entstand während des Trainings (Foto: NASA, James M. Blair).

Abb.2: Mobiles Astronautendosimeter (Foto: DLR)

Abb.3: Serviceeinheit des Strahlungsmess-Systems EuCPAD. In der Ladestation (links) können 5 mobile Personendosimeter geladen werden. Im Innern befinden sich ein weiteres – ortsfestes – Personendosimeter und ein gewebeäquivalenter Proportionalzähler. (Foto: DLR)

Literatur

  1. Luszik-Bhadra, M.; Beck, P.; Berger, T.; Jaksic, A.; Latocha, M.; Rollet, S.; Vuotila, M.; Zechner, A.; Reitz, G.:
    Response Calculations for Silicon-based Direct-reading Dosemeters for Use at the International Space Station (ISS).
    Radiat. Meas. 45 (2010) 1548-1552