Ein paar Fragen zur ISS

    Hallo!


    Ich muss mich von der Schule wegen mit der ISS beschäftigen, und bin dabei auf ein paar Fragen gestoßen, die ich gerne beantwortet hätte, da mir stundenlanges googlen nicht weitergeholfen hat :thumbdown:


    Ich würde zum Beispiel gerne wissen, wie die Astronauten in der ISS vo Strahlung geschützt werden. Ich habe schon herrausgefunden, dass einige Module der ISS stärker vor Strahlung geschützt sind als andere, sodass sich die Besatzung während eines Sonnensturmes etc. dorthin zurückziehen kann. Ich habe aber nirgendso gefunden, woraus dieser Schutz besteht... :really: kann mir vielleicht jemand von euch da weiterhelfen?
    Danke schonmal im Vorraus :D

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    Der grösste Teil der Strahlenschutzes ist die Erdnähe. Die ISS befindet sich noch innerhalb der Erdatmosphäre und nicht auf einer stabilen Erdumlaufbahn, wie z.B. Satelliten. Wegen dem Luftwiderstand verliert sie daher ständig an Höhe, weshalb immer wieder Bahnanpassungen nötig sind. Wenn man nicht immer wieder nach brennen würde, würde sie zur Erde fallen. Der Grund aus dem man das macht, ist unter anderem die hohe Strahlenbelastung im "freien Weltall".

    Es hat auch damit etwas zu tun, dass die Erde ein relativ großes Magnetfeld besitz. Das Schützt uns auch nochmal extrem vor der Kosmischen Strahlung und speziell vor den Sonnenwinden! Im Internet gibt es tolle Bilder die das Veranschaulichen




    Da sich die ISS auch auf einen "relativ kleine" Bahnhöhe befindet sind die Astronauten auch gut geschützt. Als vergleich viele Diskutieren ja über eine bemannte Mars Mission dafür muss man natürlich die Erdumlaufbahn verlassen und somit auch das Magnetfeld der Erde und das ist das Problem in den ca. 500 Tagen Flugzeit zum Mars sind die Astronauten zu fast 100% der Kosmischen Strahlung (Sonnenwinde) ausgesetzt das kann diverse Strahlenkrankheiten hervorrufen. Lediglich das Raumschiff schützt die Astronauten, aber es sind Verfahren in Planung um die Wände sehr viel Strahlenresistenzer zu bauen. Beim Mars angekommen wäre es dann wieder kein großes Problem er besitzt zwar kein Magnetfeld aber dafür gibt es eine Atmosphäre.

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    Einfach gesagt alles was ganz oben im Perioden System steht ist ein guter Schutz vor der Strahlung.
    Um so kleiner die Ordnungszahl um so besser.


    Das heißt, Wasserstoff ist recht gut darin. Das wird als Raketentreibstoff verwendet ist aber nicht in jeder Raumkapsel ...
    Wasser ist dann logischerweise sehr gut für den Strahlenschutz. Lass mich lügen ... ich denke die haben auf der ISS ein art "Abstellraum" in dem noch ältere Wasserbeutel gelagert sind. Die sind übrig geblieben, von vor der Zeit bevor die ihre Wasseraufbereitung hatten.
    Bevor du die Information verwendest solltest du das nochmal nachgucken ...


    Des weiteren ist in verschiedenen Plastik arten viel Wasserstoff enthalten.
    Laut dieser Seite: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15880921
    soll in manchen Modulen zusätzlich Polyethylen verbaut sein um die Strahlung zu vermindern.


    Und beim Strahlenschutz gilt eine Regel: Viel hilft viel.
    Egal was, Hauptsache es ist viel zeug zwischen dir und der Strahlungsquelle.
    Das bedeutet alleine das Aluminium aus dem die Module gebaut sind. Schützen die Astronauten ein wenig.

    Man hat ja auch einmal die Alpha, die Beta und die Gamma-Strahlung. Die ersten beideren schirmt man relativ leicht ab, bei der Gamma oder Röntgenstrahlung, da weiss ich erhlich gesagt nicht wieviel davon in dieser Höhe überhaubt auftritt. Das was aber gefährlich ist, sind die schnellen Teilchen. Denn wenn diese Teilchen die Hülle des Raumvehicles treffen, dann entstehen dort aufgrund der hohen Relativgeschwindigkeit der Teilchen, Sekundärteilchen und jenachdem wie hoch die Relativgeschwindigkeit ist, können diese Sekundärteilchen wieder neue Teilchen erzeugen, wenn diese mit der Hülle wechselwirken.


    Stellt euch das vor wie bei nem Teilchenbeschleuniger, so Bilder habt ihr vll. schon gesehen, wo es diesen Einschlag gibt und dann zig neuere Teilchen entstehen, die wieder zerfallen e.c.t. Sowas in der Art geschieht auch im Weltraum. Es ist also nicht nur die Röntgen oder Gamma-Strahlung die einem Gefährlich werden kann.

    Es sind auch alle Astronauten auf der ISS ständig mit Dosimetern ausgestattet. Und sie sind auch einer ziemlich hohen Strahlenbelastung ausgesetzt. Sie bekommen am Tag in etwa 0,5 mSv ab. Das heisst die zulässige Jahreshöchstdosis für beruflich Beschäftigte von 20 mSv , wird in 40 Tagen erreicht bzw bei Langzeitaufenthalten auch deutlich überschritten.

    Beides ist richtig (und falsch): Ionisierende "echte" Strahlung (also aus dem EM-Spektrum, Gamma, Röntgen usw.) schirmt man tatsächlich am besten mit möglichst dichter Materie (also hohe Ordnungszahlen -> Bleiwand) ab.
    Für hochenergetische Teilchen gilt das hingegen ausdrücklich _nicht_: Hier würde Deine Bleiwand a) einen hübschen Schauer von Sekundärteilichen erzeugen, also das unmittelbare Problem vergrössern. Und durch Neutronenfang und andere Prozesse würden in dieser Bleiwand jede Menge verrückter Isotope entstehen, die Dich nach einiger Zeit auch ohne äussere Strahlungsquelle zuverlässig umbringen. Darum sind hier Elemente mit möglichst kleiner Ordnungszahl von Vorteil,


    Da man im Weltall auf alles trifft, bietet sich folgender Aufbau an: Eine Schicht aus wasserstoffhaltigem Material (diverse Kunstoffe, Eis, Wasser usw), welche die hochenergetischen Teilchen wegfängt, dann ein möglichst dichtes Material, was direkte EM-Strahlung von aussen & die Bremsstrahlung aus der ersten Abschirmung aufhält. Natürlich ist das auf der ISS wegen der damit verbundenden Masse nur sehr rudimentär vorhanden. Der Hauptschutz der ISS ist das Erdmagnetfeld, ansonsten nimmt man die erhöhte Strahlungsbelastung der Astronauten einfach in Kauf. Die Exosphäre trägt hingegen praktisch nichts zum Strahlungsschutz bei, dazu ist sie in dieser Höhe einfach zu dünn.

    Jasmir okay ja, aber ist es den hochenergetischen Teilchen nicht egal, ob sie z.b auf ein Wasserstoffatom oder ein Bleiatom treffen? b.z.w warum ist das nicht egal? Ich mein ich könnt mir höstens vorstellen, das bei den zu schweren Elementen, das daraus enstehende Atom zu schwer ist und deswegen zerfällt. Wenn es aber wirklich so ist, köntne doch Eisen ganz gut sein, oder? Es ist ja so gesehen das "Energieärmste" Element.


    Man kann es aber vll. auch sorum bauen, erst die Bleiwand und dann das Wasser. Eventuell könnte man dann sogar die Strahlungsenergie irgendwie nutzen (wenn das Wasser dann den entstandenen Teilchenschauer absorbiert und sich deswegen erwärmt. Ist nur ne Überlegung von mir, obs Sinn macht weiss ich leider nicht. Oder man benutzt Magnetfelder, wobei ich nicht weiss wie stark diese sein müssten. Neutronen könne man so aber auch nicht Abfangen.

    Zitat

    Die Exosphäre trägt hingegen praktisch nichts zum Strahlungsschutz bei, dazu ist sie in dieser Höhe einfach zu dünn.


    Die ISS befindet sich in der Thermosphäre. Dort wird zum Beispiel die extrem ultraviolette Röntgenstrahlung der Sonne absorbiert (XUV). Es herrschen dort unter anderem desshalb interessanterweise auch extrem hohe Temeraturen ( bis 1700°C) Wegen der geringen Dichte (also weil die heissen Gasteilchen so weit ausseinander liegen) und dem Wärmeverlust als Schwarzer Körper ist die Hitze aber nicht spürbar. Das kann man anhand der Schnelligkeit der Bewegung der Teilchen messen. Die Exosphäre beginnt erst ab 500km Höhe.

    Jasmir : Wieder was dazugelernt. Aber das Problem mit der Sekundärstrahlung stellt sich mir auch.


    Der Entstehung von radioaktiven Isotopen dürfte doch egal sein, oder? Beim Blei sind das ja zum Beispiel alles Alpha- oder Betastrahler. Das kann man ja leicht abschirmen, oder?

    Hochenergetische Teilchen haben die Fähigkeit, Atomkerne von "schweren" Elementen förmlich zu zerschmettern. Da entstehen nicht nur ein paar Bleisotope in einer Bleiwand, sondern zu ziehmlich alles. Zusätzlich kann das "ziehmlich alles" dann auch noch durch Neutronenfang zusätzlich aktiviert werden. Mit Stahl (Eisen+Kohlenstoff) hättest Du genau das gleiche Problem. Wenn diese hochenergetischen Teilchen hingegen auf Wasserstoff treffen (1 Proton) hat man im Wesendlichem "nur"noch die Bremsstrahlung um die man sich kümmern muss.

    ich hatte die Möglichkeit, einem Fachmann vom DLR die Frage nach dem Strahlenschutz zu stellen. Seine Antwort:



    Alle Module und Kapseln haben in der Regel Doppelwandbauweise (Alu-Legierung) und eine sog. Superisolation außen. Das ist eine aluminisierte und beschichtete Mylarfolie. Der wichtigste Strahlungsschutz ist immer noch das Erdmagnetfeld.


    Vielleicht interessiert es ja jemanden ;)