Hur skyddas astronauterna från strålningen i rymden? Vilka lösningar används och varför? Finns det några nya lösningar på gång?

Är det stor skillnad i strålningsintensiteten vid jorden jämfört med ISS?
/Anton B, Naturhumanistiska gymnasiet

Svar:
Anton! Först om snabba svar: i allmänhet kan vi svara snabbt (inom 24 timmar) men bara på begränsade frågor om ämnen vi behärskar. En fysiker bör ha rätt bra koll på grundläggande fysik och på sitt specialområde (i mitt fall kärnfysik). Det finns emellertid en massa specialområden om vilka vi vet ganska lite. För att kunna svara på frågor inom dessa behöver vi helt enkelt "läsa på". De källor vi använder i första hand är Nationalencyklopedin , Wikipedia och naturligtvis Google. I de flesta fall kan vi utan större besvär förstå tillräckligt från dessa källor för att kunna ge ett hyggligt svar. Ibland ger vi oss även in på andra områden som t.ex. geologi och biologi. Men då blir svaren naturligtvis sedda från en fysikers perspektiv.

Din fråga om stråldoser för astronauter är intressant och en sak som inte diskuteras särskilt mycket. Det finns en utmärkt introduktion från NASA under länk 1.

Strålningsmiljön nära jorden består huvusakligen av tre komponenter: Partiklar som har fångats in i jordens magnetfält (strålningsbältena, figuren nedan), partiklar från rymden som kallas galaktisk kosmisk strålning (GCR) och partiklar som kastas ut från solen i soleruptioner. Dessa komponenter varierar alla med tiden, huvudsakligen eftersom solens aktivitet varierar på ett oförutsägbart sätt. Solens aktivitet påverkar jordens magnetfält som i sin tur bestämmer hur mycket partiklar som fångas in i strålningsbältena och hur väl jorden skyddas från GCR.

I länk 2 sägs det bland annat om astronauter på den Internationella rymdstationen: "Data collected by NASA and a Russian-Austrian collaboration show that astronauts on the ISS are subjected to about 1 millisievert of radiation per day, about the same as someone would get from natural sources on Earth in a whole year. Spending three months in these conditions translates into about one-tenth the long-term cancer risk incurred by regular smokers."

Tre månaders vistelse (vilket inte är ovanligt) skulle alltså ge en stråldos på nära 100 mSv (millisievert som är ekvivalent dos och ett mått på den skada som strålningen orsakar). Detta kan jämföras med gränsvärdet 50 mSv som gäller för radiologisk personal (t.ex. vid kärnkraftverk eller acceleratorer). Radiologisk personal skall bära en dosbricka som mäter den stråldos de utsätts för.

Även personer som flyger mycket (piloter och kabinpersonal) utsätts för en ökad stråldos eftersom den kosmiska strålningen ökar med höjden över marken.

En viktig anledning till att astronauterna på ISS utsätts för så höga stråldoser är att banan för ISS lutar så mycket mot ekvatorsplanet att delar av banan kommer in i de strålningsbälten (orsakade av jordens magnetfält) som runt polerna kommer tillräckligt lågt för att nås av ISS, se nedanstående bild och Radiation_Belts . Från början planerade man att lägga ISS bana närmare ekvatorn, men eftersom transporter till ISS sker från ganska höga latituder (Florida och Ryssland) så visade det sig för ineffektivt att lägga banan nära ekvatorsplanet.

Några åtgärder man vidtagit för att minimera/monitorera stråldosen:

* Man ställer in rymdpromenader (EVA) när det kommer s.k. solstormar.

* Vid stora solstormar kan man även beordra astronauterna till utrymmen i ISS där skärmningen är optimal.

* Vid design av moduler använder man sig så långt det går av material som är optimala map strålskyddsegenskaper.

* Astronauterna bär strålningsmonitorer och de undersöks regelbundet för kromosomförändringar.

* Ett stort antal olika typer av strålningsmonitorer har använts på ISS (länk 1).

Eftersom kostnaden att ta upp ett kg till ISS är mycket hög, så kan man inte bara transportera upp strålskydd (t.ex. bly, betong). Man får i ställer försöka optimera designen så att utrustning och lager även fungerar som strålskydd.

Strålnivåerna på ISS går alltså att hantera, men det blir svårare när man vill göra resor till planeten Mars. Då måste rymdsonden befinna sig upp till ett par år helt oskyddad av jordens magnetfält.

Se vidare Equivalent_dose , Cosmic_ray och International_Space_Station .

Nyckelord: Internationella rymdstationen [6]; strålning, faror med [26]; frågelådan [14]; rymdfärder [23]; kosmisk strålning [5];

1 http://fragelada.fysik.org/resurser/space_radiation_nasa.pdf
2 http://www.newscientist.com/article/dn2956-space-station-radiation-shields-disappointing.html