De Artemis I-missie, die op 29 augustus wordt gelanceerd, zal een belangrijke stap zijn in de terugkeer van de mensheid naar de maan.

Hoewel er geen menselijke passagiers aan boord van deze testvlucht zijn, zullen toekomstige missies ruimteverkenners opnieuw buiten de beschermende omgeving van de atmosfeer en het magnetische veld van de aarde werpen en in het rijk van ongehinderde ruimtestraling.

Astronauten doorstaan ​​de storm

Hoewel zonnevlammen en kleine tot middelgrote coronale massa-ejecties angstaanjagend spectaculair zijn, is het onwaarschijnlijk dat deze verschijnselen alleen een groot risico vormen voor Artemis I of toekomstige bemande maanmissies.

"Zonne-energetische deeltjesgebeurtenissen" zijn degenen om op te letten. Ze komen voor wanneer deeltjes die door de zon worden uitgezonden - meestal protonen maar ook sommige geïoniseerde atomen zoals helium - worden versneld, versneld tot bijna relativistische snelheden. Het zijn deze hoogenergetische deeltjes die door de ruimte worden geschoten die een ruimtevaartuig en zijn bemanning kunnen beïnvloeden.

Gebeurtenissen van zonnedeeltjes worden geassocieerd met bijzonder grote zonnevlammen en coronale massa-ejecties, omdat het deze uitbarstingen zijn die schokgolven kunnen veroorzaken die zonnedeeltjes tot gevaarlijke snelheden stuwen.

Als het gaat om de Artemis-missies, zou veel van de straling van een deeltjesgebeurtenis worden geblokkeerd door de wanden van de ruimtecapsule - Orion en zijn Europese servicemodule zijn ontworpen om de betrouwbaarheid van essentiële systemen tijdens stralingsgebeurtenissen te garanderen.

Maar het evenement zou de communicatie tussen de bemanning en teams op aarde kunnen verstoren, en de astronauten zouden hun toevlucht moeten zoeken in een geïmproviseerde stormopvang, zoals in september 2017 op het ruimtestation gebeurde.

Toch bevond het ruimtestation zich nog steeds ruim binnen de bescherming van de "magnetosfeer" van de aarde - een beschermende bel van magnetisch veld die de maan niet heeft.

"Het verlaten van de magnetosfeer is als het verlaten van een veilige haven en je wagen in de open oceaan", zegt Melanie Heil, segmentcoördinator van ESA's Space Weather Office.

"Blootstelling aan straling voor astronauten op de maan kan een orde van grootte hoger zijn dan op het ruimtestation en enkele ordes van grootte hoger dan op het aardoppervlak. Toekomstige astronauten zullen grotere risico's lopen door gebeurtenissen met zonnedeeltjes:het is erg belangrijk dat we de stralingsomgeving buiten de magnetosfeer en verbeteren ons vermogen om zonnestormen te voorspellen en erop voor te bereiden."

Bijna:de zomer van '72

Precies 50 jaar geleden, in augustus 1972, veroorzaakte een reeks krachtige zonnestormen, waaronder significante gebeurtenissen met zonnedeeltjes, wijdverbreide verstoringen van satellieten en op aarde gebaseerde communicatiesystemen op aarde.

De stormen vonden plaats in het midden van NASA's Apollo 16- en Apollo 17-maanmissies, met slechts een paar maanden aan weerszijden. Gelukkig waren er op dat moment geen menselijke ontdekkingsreizigers buiten het beschermende magnetische veld van de aarde. Als ze deze stormen waren tegengekomen vanuit de commandomodule, zou de afgegeven stralingsdosis acute stralingsvergiftiging hebben veroorzaakt. Voor een astronaut op een ruimtewandeling kan het dodelijk zijn.

"Betrouwbare ruimteweerdiensten zijn een noodzaak voor verkenning en langdurige bewoning van de maan", zegt Juha-Pekka Luntama, ESA's hoofd Ruimteweer.

"Er zal opnieuw een gebeurtenis op 1972-niveau plaatsvinden, en als we niet waakzaam blijven, hebben we misschien astronauten in de ruimte en buiten de bescherming van het magnetische veld van de aarde als dat gebeurt."

Straling op de maan meten

Tot nu toe waren we vooral bezig met de gevolgen van ruimteweer op de infrastructuur van de aarde:elektriciteitsnetten, communicatiesystemen, satellieten in een baan om de aarde en astronauten op het ruimtestation.

ESA's Space Weather Service Network is verspreid over Europa, waar experts gegevens verwerken van een breed scala aan stralingsdetectoren aan boord van satellieten in een baan om de aarde en sensoren op aarde.

Hiermee bieden ze informatie en diensten aan een reeks "gebruikers" van satelliet-, luchtvaart- en elektriciteitsnetbeheerders tot aurora-jagers. Het netwerk zal zijn diensten blijven verlenen tijdens de Artemis I-vlucht en alle significante ruimteweergebeurtenissen, voorspeld of naderend, rapporteren.

Maar voor menselijke activiteit op de lange termijn op de maan moeten we de omgeving van de maanstraling rechtstreeks in de gaten houden.

Stralingsonderzoek zal een belangrijk aandachtspunt zijn van de Artemis I-testvlucht. De Orion-capsule zal stralingsmonitoren van NASA en ESA dragen, evenals een groot aantal mannequins en CubeSats die zijn ontworpen om ons te helpen de stralingsomgeving op weg naar de maan en de impact ervan op de menselijke gezondheid beter te begrijpen.

ESA werkt ook aan het European Radiation Sensor Array (ERSA)-project - een reeks apparaten die realtime stralingsmonitoring zullen bieden aan boord van het toekomstige bemande maan-gateway-ruimtestation.

Door stralingsmetingen van buiten en binnen van bemande ruimten te combineren, kunnen onderzoekers zien hoeveel straling er naar binnen "lekt", en het risico voor astronauten op de maan nauwkeuriger voorspellen wanneer een ruimteweergebeurtenis wordt gedetecteerd.

ESA-onderzoekers onderzoeken ook de mogelijkheid om stralingsinstrumenten op andere onbemande maanbanen op te nemen, zoals Lunar Pathfinder en toekomstige maantelecommunicatiesatellietnetwerken.

In de toekomst kijken

Onze ster kan onvoorspelbaar en temperamentvol zijn, maar wanneer 'actieve gebieden' op het zonneoppervlak verschijnen, blijven ze daar meestal dagen tot enkele weken. Als we deze regio's zouden kunnen volgen nog voordat ze in het zicht van de aarde draaien, zouden we onze voorspellingen voor ruimteweer rond de aarde en de maan kunnen verbeteren.

Vroegtijdige observatie van actieve gebieden op de zonneschijf - van waaruit uitbarstingen en massa-ejecties uitbarsten - is een van de hoofddoelen van ESA's aanstaande Vigil-missie. Vigil is bedoeld om in 2029 te lanceren en zal naar het 5e Lagrangiaanse punt (L5) gaan, een unieke positie in de ruimte waardoor het de 'kant' van de zon kan zien voordat deze vanaf de aarde in beeld draait.

Met Vigil wordt verwacht dat voorafgaande waarschuwingen voor mogelijk gevaarlijke ruimteweergebeurtenissen mogelijk zijn enkele dagen voordat ze in staat zijn om de gezondheid van astronauten in de ruimte of infrastructuur op en rond de aarde in gevaar te brengen. Dit zou met name nuttige informatie zijn voor kwetsbare maanverkenners en voor het plannen van risicovolle activiteiten zoals EVA's. + Verder verkennen

Samenwerken:NASA's netwerken versterken Artemis I