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Jupiters Magnetfeld, das auf der Erde mit dem hochenergetischen Elektronenstrahl des CERN simuliert wurde

Die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) ist am bekanntesten für ihre Teilchenkollider. Sie verfügt jedoch auch über Einrichtungen, mit denen andere energiereiche Umgebungen getestet werden können, die denen im Weltraum ähneln. Jetzt werden diese Einrichtungen verwendet, um zukünftige Raumfahrzeuge zu testen, um festzustellen, ob sie strahlungsfest sind.

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) wird 2022 die Mission Jupiter Icy Moons Explorer oder JUICE starten. Zuvor wollten die ESA-Wissenschaftler wissen, welchen Umweltbelastungen der Forscher ausgesetzt sein wird, wenn er Jupiters massivem Magnetfeld trotzt. Das Magnetfeld hat das millionenfache Volumen der Erdmagnetosphäre und im Feld sind energetisch geladene Teilchen eingeschlossen. Diese Partikel bilden Strahlungsgürtel, die ein Fahrzeug mit hoher Strahlung bombardieren, was für die Elektronik schädlich sein kann.

Um zu sehen, wie die JUICE-Hardware mit dieser Strahlung umgehen wird, hat die ESA den weltweit intensivsten Strahlungsstrahl ausgeliehen – einen, der sich in einer CERN-Einrichtung namens VESPER (Very energetic Electron Facility für weltraumplanetare Erkundungsmissionen in rauen Strahlungsumgebungen) befindet. Jetzt arbeitet sie mit dem CERN zusammen, um das Testprotokoll auch für andere zukünftige Missionen zu entwickeln, beispielsweise für die geplante Mission der Eisriesen nach Neptun und Uranus.

"Das Strahlungsumfeld, mit dem das CERN in seinen Tunneln und Versuchsbereichen arbeitet, kommt dem, was wir im Weltraum haben, sehr nahe", erklärte Véronique Ferlet-Cavrois, Leiterin der ESA-Abteilung Power Systems, EMC & Space Environment. „Die zugrunde liegende Physik der Wechselwirkung zwischen Partikeln und Komponenten ist dieselbe. Es ist daher sinnvoll, Kenntnisse über Komponenten, Entwurfsregeln und Simulationswerkzeuge auszutauschen. Durch den Zugang zu CERN-Einrichtungen können wir die Art von hochenergetischen Elektronen und kosmischen Strahlen simulieren, die sich im Weltraum befinden. “

Das CERN wird nicht nur seine Einrichtungen anbieten, sondern auch mit der ESA zusammenarbeiten, um Komponenten für den Testprozess zu entwickeln und Hardware zu schaffen, die strahlenbeständig ist.

Die Strahlungsprüfung gilt jedoch nicht nur für Sonden wie JUICE. Eine weitere wichtige Überlegung ist, wie sich die Weltraumstrahlung auf Astronauten auswirkt, die durch Strahlungsgürtel näher an der Erde vorbeikommen, wie Petteri Nieminen, Leiter der ESA für Weltraumumgebungen und -effekte, erklärte: „Die Fähigkeit, kosmische Strahlen zu simulieren, kommt einer Vielzahl von Missionen zugute großes Interesse für die bemannte Raumfahrt und die Erforschung der radiobiologischen Auswirkungen kosmischer Schwerionenstrahlen auf die Astronauten-DNA. “