MARE-Experiment - Strahlenschutz für Mondmissionen

Als Artemis I im November 2022 zum Mond flog, saßen keine Menschen an Bord – aber zwei bemerkenswerte Passagiere: Helga und Zohar, zwei lebensgroße Messpuppen, vollgepackt mit über 5.600 Strahlungssensoren. Ihr Auftrag: herausfinden, wie gefährlich die kosmische Strahlung auf dem Weg zum Mond wirklich ist. Das MARE-Experiment (Matroshka AstroRad Radiation Experiment) ist ein deutsch-israelisches Forschungsprojekt, das die Grundlage für den Strahlenschutz aller zukünftigen Artemis-Crews legt.

Das unsichtbare Risiko

Strahlung ist das größte Gesundheitsrisiko der Tiefraumfahrt – und das am schwierigsten zu lösende. Auf der Erde schützt uns das Magnetfeld vor dem Bombardement aus dem All. Auf der ISS, in 400 Kilometern Höhe, bietet dieses Feld noch teilweisen Schutz. Aber auf dem Weg zum Mond und darüber hinaus gibt es keinen Schild mehr.

Zwei Quellen machen die Strahlung besonders tückisch: Galaktische kosmische Strahlung (GCR) – hochenergetische Teilchen aus den Tiefen des Alls, die permanent auf das Raumschiff prasseln. Und solare Teilchenereignisse (SPE) – plötzliche Ausbrüche der Sonne, die innerhalb von Minuten lebensbedrohliche Dosen liefern können.

Um die Dimensionen zu verdeutlichen: Auf der Erde nimmt ein Mensch etwa 3 Millisievert pro Jahr auf. Sechs Monate auf der ISS bedeuten rund 80 Millisievert. Eine zehntägige Mondmission schlägt mit 20 bis 30 Millisievert zu Buche. Und eine dreijährige Mars-Mission? Rund 1.000 Millisievert – das NASA-Karrierelimit liegt bei 600.

Helga und Zohar – ein cleveres Experiment

Das DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) hat gemeinsam mit der Israel Space Agency ein elegantes Experiment entworfen. Zwei identische weibliche Phantome – Kunststoffkörper mit menschenähnlicher Dichte, durchsetzt mit Tausenden passiver Strahlungsdetektoren – flogen in der Orion-Kapsel mit. Der entscheidende Unterschied: Zohar (hebräisch für „Licht”) trug eine AstroRad-Strahlenschutzweste des israelischen Unternehmens StemRad. Helga (benannt nach dem DLR-Standort) flog ohne Schutz.

Durch den direkten Vergleich lässt sich präzise messen, wie viel Strahlung die Weste absorbiert – und wo genau im Körper sie wirkt.

Warum weibliche Phantome?

Die Wahl weiblicher Messpuppen war kein Zufall. Frauen sind empfindlicher gegenüber kosmischer Strahlung als Männer. Brustgewebe und Fortpflanzungsorgane reagieren besonders sensibel, das Krebsrisiko ist bei gleicher Dosis höher. Da Artemis III die erste Frau auf den Mond bringen soll, sind diese Daten von unmittelbarer praktischer Bedeutung.

Die AstroRad-Weste – 25 Kilo Schutz

Die von StemRad entwickelte AstroRad-Weste wiegt rund 25 Kilogramm und besteht aus wasserstoffreichem Polyethylen. Wasserstoff ist besonders effektiv darin, hochenergetische Teilchen zu absorbieren. Die Weste schützt gezielt die strahlungsempfindlichsten Organe – Brust, Magen, Fortpflanzungsorgane – und lässt dabei genug Bewegungsfreiheit, um zu arbeiten.

Das Konzept ist pragmatisch: Statt das gesamte Raumschiff abzuschirmen (was Tonnen zusätzlicher Masse bedeuten würde), schützt man gezielt die verwundbarsten Körperregionen. Bei einem solaren Teilchenereignis könnten die Astronaut:innen die Westen anlegen und sich in den am besten abgeschirmten Teil des Raumschiffs zurückziehen.

Die Ergebnisse

25,5 Tage, 2,25 Millionen Kilometer, eine Mondumrundung in 130 Kilometern Höhe – und am Ende Tausende Datenpunkte. Die Auswertung bestätigte, was die Forscher:innen erhofft hatten: Die kosmische Strahlung auf dem Weg zum Mond ist zwei- bis dreimal höher als auf der ISS. Die Gesamtdosis für die 25-tägige Mission lag bei etwa 20 Millisievert.

Und die Weste? Die AstroRad reduzierte die Strahlenbelastung in kritischen Bereichen um rund 40 Prozent. Ein signifikanter Schutz, der den Unterschied zwischen akzeptablem Risiko und Grenzwertüberschreitung ausmachen kann – besonders bei längeren Missionen oder solaren Ereignissen.

Von Puppen zu Menschen

Bei Artemis II (2026) wird MARE wiederholt – diesmal mit echten Astronaut:innen. Statt passiver Detektoren kommen aktive Dosimeter zum Einsatz, die Strahlungsdaten in Echtzeit liefern. Die Crew wird AstroRad-Westen tragen, und die Daten werden direkt mit den Artemis-I-Ergebnissen verglichen.

Das DLR bringt über 20 Jahre Erfahrung in der Weltraum-Strahlungsforschung ein. Das Vorläufer-Experiment Matroshka lieferte bereits auf der ISS wertvolle Daten. MARE ist die logische Weiterentwicklung – vom Erdorbit zum Deep Space.

Warum MARE für alles Weitere entscheidend ist

Die Erkenntnisse von MARE fließen direkt in die Planung aller kommenden Missionen ein: den Strahlenschutz für die Mondlandung bei Artemis III, die Langzeitaufenthalte auf dem Lunar Gateway und – langfristig – die Vorbereitung auf dreijährige Mars-Missionen, bei denen Strahlung zum limitierenden Faktor werden könnte.

MARE ist ein Paradebeispiel dafür, wie deutsche Raumfahrtforschung globale Wirkung entfaltet. Zwei Messpuppen, eine Schutzweste und Tausende Sensoren – und die Ergebnisse werden Astronaut:innen auf Jahrzehnte hinaus schützen.