Kartierung der Strahlenexposition an Bord des Europäischen Moduls Columbus der Internationalen Raumstation

Abstract

Kosmische Strahlung und jene Sekundärstrahlung, die durch Wechselwirkung mit der Struktur eines Raumfahrzeuges sowie dem menschlichen Körper entsteht, spielen in der bemannten Raumfahrt bislang die wesentlichste Rolle hinsichtlich der Gefahren, welchen die Astronauten bei ihrem Aufenthalt im Weltraum ausgesetzt sind. Raumfahrer unterliegen einem komplexeren Strahlungsfeld und weitaus höheren Strahlungsdosen als Personen auf der Erde.<br />Das DOSIS-Experiment ist ein internationales Projekt, das zur Beurteilung der potenziellen biologischen Auswirkungen auf die Gesundheit der Besatzung der Internationalen Raumstation beiträgt. Im Zuge des Experiments wird die Verteilung der Strahlenexposition innerhalb des Europäischen Moduls Columbus der ISS mit unterschiedlichen aktiven und passiven Detektorsystemen gemessen, um die Ladung und das Energiespektrum der kosmischen Strahlung zu erfassen. Die passiven Detektorpakete beinhalten Thermolumineszenzdetektoren, optisch stimulierte Lumineszenzdetektoren und Kernspurdetektoren, womit die absorbierte Dosis und die Verteilung des Linearen Energietransfers (LET) an elf Position innerhalb des Columbus-Moduls erfasst werden.<br />Die Diskussion konzentriert sich auf die Ergebnisse der Thermolumineszenzdetektoren und deren Faltung mit Kernspurdetektor-Daten. Daraus wurde die Äquivalentdosis abgeleitet und der Beitrag des Hoch-LET Bereichs (ab 10 keV/µm) der kosmischen Strahlung zur gemessenen TLD-Dosis evaluiert. Für die ersten beiden Phasen des Experiments zeigt die gemessene absorbierte Dosisleistung eine ausgeprägte räumliche Verteilung mit einer Variation von bis zu 22% zwischen den jeweiligen Messpositionen. Die beobachtete verminderte Dosisleistung für die zweite Mission ist vorwiegend der Erhöhung der Sonnenaktivität und zu einem kleinen Teil der Höhenänderung der ISS zuzuschreiben. Von der dritten Expositionsperiode an Bord des Columbus-Moduls sind vorläufige Ergebnisse bereits verfügbar, eine abgeschlossene Beurteilung der Daten liegt bis dato noch nicht vor.<br />

Cosmic radiation and its secondaries created in interactions with spacecraft shielding structures and the human body constitute one of the most important hazards associated with human spaceflight.<br />Crewmembers are facing exposures to radiation qualities that are known to produce distinct biological damage compared with radiation on ground, and dose levels that may easily exceed those routinely received by terrestrial radiation workers.<br />DOSIS is an international dosimetry program, supporting assessment of potential biological implications on the health of space crew. It maps the distribution of the radiation environment in the European Columbus laboratory of the International Space Station (ISS) using a comprehensive set of active and passive instrumentation to measure the cosmic-ray charge and energy spectrum. Passive detector packages accommodating luminescence and plastic nuclear track detectors measured absorbed dose and linear energy transfer spectra at eleven sites throughout Columbus.<br />Discussion concentrates on thermoluminescence dosimetry results, but strives exemplarily the convolution of TLD and PNTD data during the first and second mission to derive dose equivalent and evaluate the significance of the high-LET (from 10 keV/µm) contribution to the TLD dose. In the first and second mission the absorbed dose distribution determined by different luminescence phosphors showed a high degree of consistency and a distinct spatial pattern with variations of up to 22% between the sites. The decreased dose rate observed during the second mission is attributed to increasing solar activity and ISS altitude changes. From the third mission, preliminary results are available, but the assessment is not yet complete.<br />