NASA’s aanstaande Artemis 2-missie zal astronauten in een tiendaagse baan om de maan sturen, waardoor ze worden blootgesteld aan de gevaren van straling in de diepe ruimte. Hoewel het Orion-ruimtevaartuig enige bescherming biedt, zal de bemanning vertrouwen op actieve monitoring en een vooraf geplande ‘shelter in place’-strategie om de risico’s van zonnestormen en andere ruimteweergebeurtenissen te beperken.
De stralingsdreiging in de diepe ruimte
Eenmaal buiten het beschermende magnetische veld van de aarde lopen astronauten een verhoogd risico door hoogenergetische deeltjes. Hiertoe behoren galactische kosmische straling (GCR’s), waartegen vanwege hun extreme energie moeilijk te beschermen is, en zonnedeeltjesgebeurtenissen (SPE’s), plotselinge uitbarstingen van straling van de zon. SPE’s vormen de meest directe bedreiging, omdat ze in korte tijd hoge doses straling kunnen afgeven. De Artemis 2-crew, bestaande uit Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch en Jeremy Hansen, zal worden uitgerust met stralingsdetectoren en dosimeters om de blootstellingsniveaus te volgen.
Orion’s afschermings- en onderdakprotocol
Het Orion-ruimtevaartuig is ontworpen met stralingsafscherming in gedachten. De compacte en dichte structuur biedt inherente bescherming, zoals blijkt uit gegevens van de onbemande Artemis 1-missie in 2022. Tijdens ernstige SPE’s zal de bemanning echter een ‘shelter in place’-protocol activeren. Dit omvat het verplaatsen van voorraden uit centrale opbergvakken om een plaatselijk schild met hoge dichtheid te creëren, waardoor de blootstelling in kritieke delen van de capsule wordt verminderd.
“We hebben vernomen dat de Orion-stralingsstormschuilplaats presteert zoals verwacht en op verschillende locaties in het voertuig”, zegt Stuart George, hoofd stralingsinstrumentatie bij NASA.
De bemanning heeft ook toegang tot extra afscherming in minder gebruikte gebieden, zoals opslagruimtes en bij het toilet, die een betere bescherming bieden. Deze strategie is gebaseerd op vooraf gedefinieerde drempelwaarden voor het dosistempo: bij overschrijding wordt de schuilplaats zo gebouwd dat de blootstelling tot een minimum wordt beperkt.
Geavanceerde stralingsmonitoring
Artemis 2 zal verschillende stralingsmonitoringsystemen inzetten. Hybrid Electronic Radiation Assessors (HERA)-sensoren, strategisch geplaatst in Orion, zullen realtime gegevens leveren. Crew Active Dosimeter-badges die door de astronauten worden gedragen, zullen ook de individuele blootstelling volgen. NASA werkt samen met de Duitse ruimtevaartorganisatie (DLR) om een bijgewerkte M-42 EXT-sensor te gebruiken, die zes keer de resolutie biedt van het vorige model. Dit zal een nauwkeurigere analyse van verschillende energietypen binnen de stralingsomgeving mogelijk maken.
Lessen van Artemis 1
De Artemis 1-missie leverde cruciale gegevens op over de afschermingscapaciteiten van Orion. Instrumenten aan boord van het ruimtevaartuig, waaronder oefenpoppen en lichaamsfantomen, onthulden dat de doses voor interne organen lager kunnen zijn dan die voor de huid tijdens ruimteweergebeurtenissen. Dit inzicht zal helpen bij het verfijnen van de strategieën voor bemanningsbescherming voor Artemis 2.
Het begrijpen van deze dynamiek is van cruciaal belang omdat langdurige blootstelling aan straling het risico op kanker kan vergroten en acute gezondheidsproblemen kan veroorzaken. De nadruk van het Artemis-programma op afscherming en monitoring is een directe reactie op deze dreiging, waardoor de veiligheid van astronauten tijdens toekomstige maanmissies wordt gewaarborgd.
De Artemis 2-missie vertegenwoordigt een belangrijke stap in de richting van duurzame maanverkenning, maar benadrukt ook de uitdagingen van het opereren in de ruige omgeving van de diepe ruimte. Het succes van de missie hangt af van proactieve stralingsbeperking, geavanceerde monitoring en een goed gedefinieerd noodresponsprotocol.
