Was ist der Strahlungsgürtel?
Der Van-Allen-Strahlungsgürtel ist eine Region um die Erde, die eine große Anzahl eingefangener energetischer Partikel enthält. Es besteht aus einem inneren Gürtel mit hochenergetischen Protonen und einem äußeren Gürtel mit Elektronen. Der Gürtel wurde nach einem Professor der Universität von Iowa benannt, der für seine Entdeckung maßgeblich war. Der Strahlungsgürtel stellt ein Risiko für die Elektronik und die Astronauten dar, die ihn passieren. Daher erfordern Raumfahrzeuge normalerweise Gegenmaßnahmen gegen diese Bedrohung, wenn sie die Region durchqueren müssen.
James Van Allen half dabei, die Missionsplaner davon zu überzeugen, einen Geigerzähler in den US Explorer 1- Satelliten aufzunehmen, um geladene Partikel zu erkennen. Dieses Raumschiff entdeckte den inneren Strahlungsgürtel, nachdem es am 31. Januar 1958 gestartet worden war. Explorer 1 wurde zum Teil als Reaktion auf den sowjetischen Satelliten Sputnik 1 geflogen, der das Weltraumrennen auslöste. Der äußere Gürtel wurde erstmals am 6. Dezember 1958 von Pioneer 3 , einer Mondsonde, entdeckt. Tatsächlich wurden andere Gürtel zwischen dem inneren und dem äußeren Gürtel entdeckt, die jedoch durch vorübergehende Sonnenaktivität verursacht wurden und schließlich verschwanden.
Der innere Strahlungsgürtel besteht hauptsächlich aus energiereichen Protonen. Protonen im inneren Gürtel entstehen durch den radioaktiven Zerfall von Neutronen in der oberen Atmosphäre. Diese Neutronen entstanden durch Kollisionen zwischen kosmischen Strahlen und Atomkernen im Weltraum. Magnetfelder oberhalb von 100 Kilometern Entfernung von der Erdoberfläche halten diese Partikel in der Regel über der Atmosphäre gefangen. Gelegentlich treffen diese Partikel jedoch auf die Atmosphäre und erzeugen Auroren, die Polarlichter am Himmel.
Der äußere Strahlungsgürtel hingegen besteht hauptsächlich aus Elektronen. Es ist deutlich weiter von der Erde entfernt als der innere Gürtel und erreicht manchmal einen Abstand von 10 Erdradien. Die Anzahl der Partikel im Außengürtel variiert tendenziell stärker als im Innengürtel. Es wird angenommen, dass im äußeren Strahlungsgürtel eingeschlossene Teilchen von der Sonne stammen und vom Sonnenwind zur Erde getragen werden.
Strahlung in den Van Allen-Bändern kann sowohl die Elektronik als auch die menschliche Gesundheit schädigen. Satelliten in der Erdumlaufbahn haben ihre Elektronik durch geomagnetische Stürme zerstört. Raumfahrzeuge, die die Bänder passieren, erfahren einen ähnlichen Anstieg der Strahlungswerte. Astronauten im Bereich der Strahlungsgürtel würden eine viel höhere Strahlungsdosis erhalten als in einer erdnahen Umlaufbahn. Daher müssen Missionsplaner Methoden zum Schutz von Raumfahrzeugen und Astronauten vor den Van-Allen-Gürteln während interplanetarischer Missionen entwickeln.