16.08.1961

STRAHLEN-GEFAHRTödliche Sonne

"Was ihr macht, ist mir egal, Genossen", sagte er, nachdem er die Erde das siebente Mal umrundet hatte. "Ich gehe jetzt jedenfalls schlafen. Gute Nacht, Moskau!"
Dann streckte sich German Stepanowitsch Titow auf sein gepolstertes Konturenbett, um der erste Mensch der Geschichte zu werden, der im All geschlafen hat.
Als er nach achtstündigem Schlummer und zehn weiteren Erdumrundungen wieder auf dem Boden der Sowjet -Union gelandet war, hatte er in seinem Raumschiff Wostok II dieselbe Entfernung zurückgelegt, die ein Astronaut in der nächsten großen Etappe der Raumfahrt zu durchmessen hat: beim Flug Erde-Mond und zurück.
Für die von den Sowjets bereits anvisierte Mondfahrt hatte Titow bewiesen, daß der Mensch den unirdischen Zustand der Schwerelosigkeit viele Stunden lang ertragen kann, ohne daß seine Organe revoltieren oder seine
Sinne verwirrt werden. Der unheimlichsten und größten Gefahr aber, die alle Raumfahrer bedroht, wenn sie die Erde mit Kurs auf ein anderes Gestirn verlassen, war Titow vorsorglich nicht ausgesetzt worden. Sein Raumschiff flog in sicherem Abstand unterhalb des Strahlengürtels, der die Erde wie ein unsichtbarer Panzer umhüllt.
Noch vor fünf Jahren schien der Raumflug des Menschen davon abzuhängen, ob es den Raketentechnikern gelingen würde, schubstarke und verläßliche Triebwerke zu bauen, und ob ein Astronaut die ungeheuren Beschleunigungskräfte beim Start, die Schwerelosigkeit im All und das Aufglühen des Raumschiffs bei der Rückkehr in die Erdatmosphäre überstehen kann.
Zur gleichen Zeit jedoch, da sich die Wissenschaftler in den Raumfahrtlabors durch unzählige Experimente Gewißheit darüber verschafften, daß alle diese Probleme lösbar sind, machten sie eine niederschmetternde Entdeckung: Sobald ein Raumfahrer die nächste Umgebung der Erde verläßt, wird er ständig vom Strahlentod bedroht.
Zwar hatten Strahlenforscher schon bei Ballonflügen zu Beginn des Jahrhunderts eine rätselhafte Strahlung entdeckt, die der österreichische Physiker Viktor Hess 1912 als "kosmische Strahlung" identifizierte: als eine Strahlung, die aus dem Weltraum in die Atmosphäre eindringt. Doch schien diese Höhenstrahlung nicht so stark zu sein, daß die Weltraumpioniere sie als ernsthaftes Hindernis für Vorstöße ins All erachten mußten.
36 Jahre nach der Entdeckung der Höhenstrahlen, im Oktober 1948, diskutierten amerikanische Forscher auf einer Sondertagung des Luftfahrtmedizinischen Forschungsinstituts der US -Luftwaffe in Randolph Field (Texas) zum erstenmal darüber, ob die kosmische Strahlung Weltraumfahrer gefährden könne. Die Wissenschaftler kamen erneut zu dem optimistischen Fazit, die Weltraumstrahlung sei so schwach, daß sie Menschen nicht gefährden könne. Dieser Optimismus schrumpfte im Frühjahr 1958.
Am 31. Januar war der erste amerikanische Satellit (Explorer I) gestartet. Während der Flugkörper seine elliptische Bahn um die Erde zog, saß der Strahlenforscher James Van Allen in Iowa City über lange Papierstreifen gebeugt, die mit gezackten roten Kurven bedeckt waren: mit Meßdaten, die der Explorer aus dem All gefunkt hatte und die an Van Allen zur Auswertung weitergeleitet worden waren.
Was der Explorer mitgeteilt hatte, verdroß den Strahlenforscher. Ein Geigerzähler an Bord des Satelliten hatte zwar die meiste Zeit eine Strahlungsintensität registriert, die den Erwartungen Van Allens nahekam, doch zeitweise hatte das Gerät überhaupt keine Strahlenwerte angezeigt. Van Allen
berichtete später: "Mein erster Gedanke war: Verdammt noch mal! Mit dem Gerät stimmt was nicht."
Um die Meßlücken zu erklären, erwog der Forscher sogar, ob es hoch über der Erde, wo der Geigerzähler des Explorers nicht angezeigt hatte, vielleicht gar keine kosmische Strahlung mehr gebe.
Erst Wochen später, nachdem der Geigerzähler eines anderen Satelliten, des Explorer III (Start: 26. März), ähnlich kuriose Strahlungswerte gefunkt hatte, fiel Van Allen wieder ein, "was wir alle wußten, aber zeitweilig vergessen hatten": daß das Strahlungsmeßgerät durch zu starke Strahlung blockiert wird und dann überhaupt nicht mehr registriert.
Derart gedeutet, ergaben die Meßdaten der beiden US-Satelliten, daß ein Gürtel intensiver kosmischer Strahlung die Erde umgibt; er beginnt in etwa 2000 Kilometer Höhe, reicht mehrere Tausend Kilometer weit in den Weltraum hinaus und erstreckt sich beiderseits des Erd-Äquators.
Noch im selben Jahr machte Van Allen eine weitere bestürzende Entdeckung: Die Erde ist nicht von einem, sondern sogar von zwei Strahlenkäfigen umschlossen. Die US-Raumraketen Pionier I (Start: 11. Oktober) und Pionier III (Start: 6. Dezember), die über 100 000 Kilometer weit in den Weltraum vorstießen, funkten Kunde von einem mächtigen Strahlenring, der in einer Entfernung von etwa 14 000 bis 20 000 Kilometern die Erde fast von Pol zu Pol einhüllt (siehe Zeichnung).
Die Forscher führten das Entstehen der Strahlengürtel auf das Magnetfeld der Erde zurück: Die Teilchen der von der Sonne oder ferneren Sternen ausgesandten kosmischen Strahlung werden im Magnetfeld nach noch nicht geklärten Gesetzmäßigkeiten gewissermaßen eingefangen und konzentrieren sich zu einer Zone intensiver Strahlung.
Die Meßergebnisse der Erdsatelliten und Raumraketen waren zunächst noch derart kärglich, daß weiterhin optimistische Deutungen möglich waren. Van Allen selbst verlautbarte, die Astronauten brauchten sich nicht allzu große Sorgen zu machen. Die Weltraumschiffe würden den inneren Strahlengürtel binnen 20 Minuten durchstoßen. Raumfahrt-Mediziner Hubertus Strughold: "Das ist ungefähr mit einem Sprung durch ein Grasfeuer vergleichbar."
Inzwischen haben auch Optimisten ihre Hoffnung, daß Weltraumschiffe die Strahlenzone ohne Schaden für die Besatzungen durchqueren könnten, aufgeben müssen. Meßserien späterer Satelliten zeigten, daß ein ungeschützter Astronaut
- im inneren Strahlengürtel einer
Dosis von 24 Röntgen-Einheiten pro Stunde ausgesetzt wäre (zum Vergleich: Die amerikanische Atomenergie-Behörde schreibt vor, daß Arbeitskräfte in der Industrie nicht mehr als 0,3 Röntgen pro Woche aufnehmen dürfen),
- im äußeren Strahlengürtel fast 200
Röntgen pro Stunde empfangen würde (tödliche Dosis für den Menschen: etwa 400 Röntgen).
Ein Raumschiff von 2,40 Metern Durchmesser müßte, so errechneten Dr. John E. Naugle und Dr. Homer E. Newell von der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa, durch Schutzschilde im Gewicht von mehr als 20 000 Kilogramm gepanzert werden (Gesamtgewicht von Wostok II: 4731 Kilogramm), wenn beim Durchfliegen des inneren Gürtels der Strahlenpegel in der Kabine ein Niveau von 0,5 Röntgen pro Stunde nicht übersteigen solle.
Funkmitteilung von Satelliten wiesen den Forschern zwar Schlupflöcher im Strahlenkäfig: An den Erdpolen führen schmale strahlungsarme Kanäle ins All.
Doch auch ein Astronaut, der sich durch die Strahlenschneisen in den Weltraum geschlichen hat, sieht sich von einer Gefahr bedroht, der gegenüber selbst die erdumspannenden Strahlengürtel nur als lindes Raumfahrt-Hindernis erscheinen müssen: Aus den Sonnenflecken können jederzeit - ohne erkennbares Warnzeichen - ungeheure Strahlenbündel herausschießen, die bis in die äußeren Bereiche des Sonnensystems geschleudert werden.
Alle Astronauten, die nicht unverzüglich in die schützende Lufthülle der Erde zurückflüchten könnten, müßten einen mörderischen Strahlenhagel von zehn- bis hundertstündiger Dauer über sich ergehen lassen. Bei den letzten heftigen Sonnenausbrüchen wurden Strahlungsmengen bis zu einigen Tausend Röntgen pro Stunde von Satelliten gemessen.
Ingenieure der Luft- und Raumfahrtfirma Grumman schätzten, daß ein Strahlenpanzer, der Weltraumfahrer gegen derartige Strahlenstürme schützen könnte, mindestens viermal so stark sein müßte wie Schutzschilde gegen die Strahlung im inneren Gürtel.
Die Gefahr für den Raumfahrer, von einem Sonnenausbruch überrascht zu verden, ist allerdings nicht immer gleich groß. Die Zahl der Ausbrüche schwankt in elfjährigem Rhythmus.
Während des Internationalen Geophysikalischen Jahres (1. Juli 1957 bis
31. Dezember 1958), einer Zeit besonders starker Sonnenaktivität, registrierten die Forscher durchschnittlich jeden Monat einen äußerst heftigen Sonnenausbruch.
Zur Zeit der geringsten Aktivität hingegen schleudert die Sonne, so schätzte kürzlich Professor Anderson von der Staatsuniversität Iowa, nur dreimal im Jahr gefährliche Strahlenströme ins All. In dieser Periode ist das Astronauten-Risiko, durch Sonnenstrahlen getötet oder siech geschossen zu werden, verhältnismäßig gering. Geophysiker haben die nächste Ruheperiode der Sonne für die Jahre 1963 bis 1967 vorausgesagt.
Amerikas Mondfahrtprogramm aber ist mit beträchtlicher Verspätung angelaufen. Der Start einer bemannten US -Mondrakete vor 1967 erscheint ausgeschlossen. Die amerikanischen Weltraumeroberer sehen sich daher vor die Alternative gestellt,
- entweder die Fahrt zum Mond bis
zum übernächsten Sonnenflecken-Minimum (etwa 1974 bis 1978) zu verschieben,
- oder aber bei starker Sonnen-Aktivität ins All hinauszufliegen. Für die zweite Möglichkeit können sie sich jedoch nur entscheiden, wenn es ihnen vorher gelingt, das außerordentlich schwierige Problem des Strahlenschutzes zu lösen.
Freilich wären die Amerikaner in diesem Fall einem weiteren Handikap ausgesetzt: Sie können bis zur Sonnenruhe keinen sehr großen Erfahrungsschatz für die Konstruktion leichter und dennoch wirksamer Strahlenpanzer sammeln.
"Uns bleibt nur noch etwas mehr als ein Jahr', klagten die Nasa-Wissenschaftler Newell und Naugle, "um Sonnenausbrüche und ihre Auswirkungen auf lebende Organismen zu studieren ...
1967, wenn die Sonne wieder aktiv wird, müssen die Entwicklungsarbeiten für ein bemanntes Raumschiff, das den Mond umrundet, schon auf vollen Touren laufen."
Ehe die Sonne aber wieder aktiv wird, soll nach den Raumfahrt-Plänen der UdSSR längst ein Sowjetmensch den Mond von hinten gesehen haben. In der letzten Woche verhießen das ZK der KPdSU, das Präsidium des Obersten Sowjet und der Ministerrat der UdSSR in einer gemeinsamen Erklärung: Titows Flug habe gezeigt, "daß die Zeit nicht fern ist, da von Menschen gesteuerte Schiffe inter planetarische Straßen zum Mond bahnen werden".
Raumfahrer Titow (l.), Freunde*: Sowjetmenschen hinterm Mond ...
US-Weltraumforscher Von Allen
... ehe der Strahlensturm ausbricht
* Rechts: Raumfahrer Gagarin.

DER SPIEGEL 34/1961
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