Jüngste Erkenntnisse des chinesischen Landers Chang’e-4 haben einen bisher unbekannten „Hohlraum“ reduzierter kosmischer Strahlung zwischen Erde und Mond enthüllt. Diese Entdeckung könnte die Planung zukünftiger Mondmissionen erheblich verändern und Möglichkeiten bieten, die Exposition von Astronauten gegenüber gefährlichen Strahlungswerten zu minimieren.
Das Erdmagnetfeld dehnt sich weiter aus als erwartet
Jahrelang gingen Wissenschaftler davon aus, dass sich die galaktische kosmische Strahlung gleichmäßig im Weltraum ausbreitet, sobald sie die Magnetosphäre der Erde verlässt. Die über 31 Mondzyklen (2019–2022) gesammelten Daten zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Die Instrumente des Chang’e-4-Landers stellten während der lokalen Morgenstunden des Mondes einen kontinuierlichen Rückgang der Strahlungsintensität fest – etwa 20 % niedriger als der Durchschnitt.
Warum es wichtig ist: Galaktische kosmische Strahlung stellt eine große Bedrohung für Astronauten dar, da sie die DNA schädigen und das Krebsrisiko erhöhen kann. Die Reduzierung der Exposition ist daher für Langzeitmissionen von entscheidender Bedeutung. Die Entdeckung legt nahe, dass das Erdmagnetfeld einen größeren Einfluss hat als bisher angenommen und einen schützenden „Schatten“ um den Mond erzeugt.
Timing von Mondausflügen für optimale Sicherheit
Die in Science Advances veröffentlichte Studie analysierte die Protonenzahl der galaktischen kosmischen Strahlung. Die Strahlungsreduzierung war während der zunehmenden Gibbos-Phase des Mondzyklus am deutlichsten, was bedeutet, dass Astronauten bei Ausflügen, die auf die Mondmorgenstunden abgestimmt waren, weniger schädlicher Strahlung ausgesetzt waren.
„Die nächsten Landungen werden wahrscheinlich in den Polarregionen stattfinden“, erklärt Robert Wimmer-Schweingruber, einer der leitenden Forscher. „Der Mondmorgen scheint die beste Zeit für Ausflüge zu sein.“
Wie der Hohlraum gefunden wurde
Forscher isolierten den Effekt, indem sie Daten aus ruhigen Perioden im Sonnenzyklus analysierten, in denen galaktische kosmische Strahlung dominierte. Indem sie Protonenmessungen mit der Position des Mondes in seiner Umlaufbahn korrelierten, identifizierten sie ein wiederkehrendes Muster: einen deutlichen Rückgang der Strahlungswerte während des Mondmorgens.
Simulationen bestätigten, dass das Erdmagnetfeld diesen Effekt wahrscheinlich durch die Ablenkung einiger hochenergetischer Protonen erzeugt. Der Befund stellt Annahmen über die Strahlungsverteilung im Weltraum in Frage und legt nahe, dass der magnetische Einfluss der Erde weiter reicht als bisher angenommen.
Implikationen für zukünftige Missionen
Diese Entdeckung könnte dramatische Auswirkungen auf die Missionsplanung haben, insbesondere für die bevorstehenden Artemis-Missionen der NASA und darüber hinaus. Durch die Nutzung des natürlichen Strahlungshohlraums können Wissenschaftler die Exposition der Astronauten minimieren und eine langfristige Besiedlung des Mondes einfacher machen.
„Genau wie für Menschen auf der Erde“, sagt Wimmer-Schweingruber, „gehen Astronauten am besten in den örtlichen Morgenstunden auf die Mondoberfläche.“
Zukünftige Forschung wird sich darauf konzentrieren, die Größe und das Verhalten des Hohlraums genauer abzubilden. Dies wird eine genauere Strahlungsmodellierung ermöglichen und Strategien für eine sichere und effiziente Monderkundung weiter verfeinern.
