01Die kurze Antwort
Strahlung ist eines der größten Gesundheitsrisiken einer Marsmission, aber keine Mauer, die den Flug unmöglich macht. Das RAD-Instrument von Curiosity hat die tatsächlichen Dosen sowohl auf dem Weg zum Mars als auch an der Oberfläche gemessen, und so hoch sie auch sind, liegen sie in einem Bereich, den Abschirmung und Missionsplanung bewältigen können. Das ehrliche Fazit: Mit einem Sturmschutzraum, einem abgeschirmten Habitat und einer so kurz wie sinnvoll gehaltenen Mission kann eine Crew die Strahlung einer Marsreise überleben — um den Preis eines erhöhten lebenslangen Krebsrisikos statt eines sofortigen Todesurteils.
02Warum der Mars so ungeschützt ist
Die Erde schützt uns mit zwei Schilden, die wir für selbstverständlich halten: einem globalen Magnetfeld, das geladene Teilchen ablenkt, und einer dichten Atmosphäre, die vieles davon absorbiert, was durchkommt. Der Mars hat keins von beiden in nennenswertem Maß. Sein globales Magnetfeld hat er vor Milliarden Jahren verloren, und seine Atmosphäre ist nur etwa 1 % so dicht wie die der Erde. Folglich empfängt die Marsoberfläche weit mehr kosmische und solare Strahlung als die Oberfläche der Erde.
Eines hilft doch: der Planet selbst. Wer auf dem Mars steht, wird von der Masse des Planeten abgeschirmt — sie blockiert rund die Hälfte des Himmels und schluckt die Strahlung, die sonst von unterhalb des Horizonts käme. Das ist ein großer Grund, warum die Oberflächendosis (~0,64 mSv/Tag) merklich niedriger ist als die Dosis im offenen Raum während des Flugs (~1,8 mSv/Tag) — im Tiefraum gibt es nichts, hinter dem man sich verstecken könnte.
03Zwei Arten von Strahlung
Die Weltraumstrahlung auf dem Weg zum Mars und am Mars selbst tritt in zwei sehr unterschiedlichen Formen auf, die jeweils andere Abwehrmaßnahmen erfordern.
- Galaktische kosmische Strahlung (GCR) — hochenergetische Teilchen, die ununterbrochen von außerhalb des Sonnensystems eintreffen. Sie sind so energiereich, dass sie schwer zu stoppen sind, und werden paradoxerweise stärker, wenn die Sonne ruhig ist: Im solaren Minimum lässt der geschwächte Einfluss der Sonne mehr von ihnen ins innere Sonnensystem vordringen. GCR sind die gleichmäßige Hintergrunddosis, die eine Crew Tag für Tag schlicht ansammelt.
- Solare energetische Teilchen (SEP) — Ausbrüche, die von Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfen ausgestoßen werden. Sie sind nicht konstant, doch ein großes Ereignis kann intensiv genug sein, um binnen Stunden gefährlich zu werden. Die gute Nachricht: SEP lassen sich viel leichter abschirmen — ein eigener Sturmschutzraum mit genug Masse ringsum kann eine Crew durch das Schlimmste eines Ereignisses schützen.
Der Sturm vom August 1972
Im August 1972 erzeugte die Sonne ein solares Teilchenereignis von solcher Stärke, dass eine ungeschützte Crew — wären Astronauten unterwegs oder auf der Mondoberfläche gewesen — eine gefährliche Dosis hätte abbekommen können. Es fiel zufällig zwischen die Missionen Apollo 16 und Apollo 17 — ein Beinahe-Zwischenfall, der noch heute als deutlichste Warnung dafür angeführt wird, warum jede Marscrew einen Sturmschutzraum braucht und nicht nur durchschnittliche Abschirmung.
04Die tatsächlichen Zahlen
Vor Curiosity wurden die Dosen einer Marsreise zwar modelliert, aber nie mit einem für den Menschen relevanten Detektor auf der tatsächlichen Route gemessen. RAD änderte das: Es erfasste die Strahlungsumgebung im Inneren des Raumfahrzeugs auf dem Weg zum Mars und dann an der Oberfläche des Gale-Kraters. So verhalten sich diese Werte im Vergleich zu vertrauteren Expositionen.
| Situation | Dosis | Anmerkung |
|---|---|---|
| Erde, natürliche Hintergrundstrahlung | ~2,4 mSv/Jahr | zum Vergleich |
| ISS-Astronaut, 6-monatiger Aufenthalt | ~150–300 mSv (~0,3 Sv) | niedrige Erdumlaufbahn, teils vom Erdmagnetfeld abgeschirmt |
| Tiefraumflug zum Mars | ~1,8 mSv/Tag | RAD von Curiosity; ~0,66 Sv über einen Hin- und Rückflug |
| Marsoberfläche | ~0,64 mSv/Tag (~230 mSv/Jahr) | RAD von Curiosity |
| Vollständige Mission (Hin- und Rückflug) | ~1 Sv (≈1000 mSv), geschätzt | ~180 Tage pro Richtung + ~500 Tage an der Oberfläche |
Diese Zahlen stammen vom RAD-Instrument der NASA an Bord von Curiosity und wurden von Zeitlin et al. (2013) für den Flug zum Mars und von Hassler et al. (2014) für die Oberfläche im Gale-Krater berichtet. Der Gesamtwert von etwa 1 Sv für Hin- und Rückflug setzt rund 180 Tage Transit pro Richtung plus etwa 500 Tage an der Oberfläche voraus — die natürliche Form einer auf die Startfenster abgestimmten Mission. Ändert man Missionsdauer oder Abschirmung, verschiebt sich der Gesamtwert, doch die Größenordnung geben diese Messungen vor.
05Was diese Dosis mit dem Körper macht
Die vorherrschende Langzeitsorge ist nicht eine akute Erkrankung, sondern ein erhöhtes lebenslanges Krebsrisiko. Eine Dosis nahe 1 Sv, über Monate angesammelt, verursacht nicht die dramatischen Folgen einer einzigen massiven Bestrahlung — sie erhöht vielmehr die statistische Wahrscheinlichkeit, dass ein Crewmitglied später an Krebs erkrankt. Das ist ein realer und messbarer Preis und der Hauptgrund, warum Strahlengrenzwerte am Krebsrisiko und nicht an unmittelbaren Symptomen ausgerichtet sind.
Neben Krebs erforschen Wissenschaftler noch weitere mögliche Folgen einer langandauernden Exposition: Schäden am Zentralnervensystem, Katarakte an den Augen und Auswirkungen auf das Herz-Kreislauf-System. Diese sind weniger gesichert und bleiben eher aktive Forschungsfelder als feststehende Tatsachen. Und in einem Szenario wird die Gefahr unmittelbar: Ein großer Sonnensturm, der eine Crew ohne ausreichende Abschirmung erwischt, könnte schnell genug eine Dosis liefern, die eine akute Strahlenkrankheit auslöst. Genau diesen Fall soll ein Sturmschutzraum verhindern.
06Die Strahlengrenzwerte der NASA
Die NASA behandelt die Strahlenbelastung von Astronauten nicht als unbegrenzt. Historisch begrenzte sie das Laufbahnrisiko eines Astronauten auf ein 3-prozentiges „Risiko eines expositionsbedingten Todes" (REID) — keine Mission sollte die Wahrscheinlichkeit, dass ein Crewmitglied an strahleninduziertem Krebs stirbt, um mehr als 3 % erhöhen. 2021 ging die Behörde zu einem einfacheren einheitlichen Laufbahngrenzwert von etwa 600 mSv effektiver Dosis für alle Astronauten über.
Vergleichen wir das nun mit den obigen Zahlen. Ein Hin- und Rückflug zum Mars wird auf rund 1 Sv geschätzt — das sind etwa 1000 mSv, weit über dem Laufbahngrenzwert von ~600 mSv. Mit anderen Worten: Eine einzige Marsmission würde die Dosis, die die NASA einem Astronauten derzeit für eine gesamte Laufbahn erlaubt, erreichen oder überschreiten. Diese Lücke macht die Mission nicht unmöglich; sie ist genau der Grund, warum Strahlung als zentrales Konstruktionsproblem behandelt wird, das man technisch senken muss, und warum Crews womöglich ein formal erhöhtes Risiko akzeptieren müssen.
07Wie man eine Marsbasis abschirmt
An der Oberfläche ist die billigste und wirksamste Abschirmung schon vorhanden: der Boden. Alle führenden Ansätze bringen Masse zwischen die Crew und den Himmel.
- Regolithabdeckung — mehrere Meter Marsboden über ein Habitat schütten, sodass die Crew unter einer dicken Schicht natürlicher Abschirmung lebt statt unter einer dünnen Druckhülle.
- Unterirdisch bauen — Habitate schlicht vergraben, was zudem die Temperatur gegen den enormen Tag-Nacht-Wechsel stabilisiert.
- Lavaröhren und Höhlen — natürliche unterirdische Hohlräume nutzen, die der Mars bereits hat, und so die Grabungsarbeit sparen.
- Wasser und wasserstoffreiche Kunststoffe — Wasserwände und Polyethylen sind besonders wirksam, weil leichte wasserstoffreiche Materialien Weltraumstrahlung pro Kilogramm besser stoppen als dichte Metalle.
- Ein eigener Sturmschutzraum — ein kleiner, stark abgeschirmter Raum, in den sich die Crew während eines solaren Teilchenereignisses zurückzieht, wenn die Dosisleistung stundenlang hochschnellt.
08Die Reise abschirmen
Der Transit ist die schwierigere Hälfte des Problems. Im Tiefraum gibt es keinen Planeten, hinter dem man sich verstecken könnte, also ist die Crew von allen Seiten exponiert — und die Dosisleistung (~1,8 mSv/Tag) ist höher als an der Oberfläche. Die naheliegende Lösung, dicke Abschirmung, stößt geradewegs an die Physik: Masse ist schwer, und jede zusätzliche Tonne ist teuer zu starten. Daher setzen die Pläne auf Materialien, die ohnehin an Bord sind.
- Wasserstoffreiche Materialien, Wasserwände und mitgeführte Vorräte — Nahrung, Wasser und Treibstoff werden um einen kleinen zentralen Schutzraum gepackt, sodass die Masse, die die Crew ohnehin mitführen muss, zugleich als Abschirmung dient.
- Ein kurzer Transit — die einfachste Gegenmaßnahme ist Zeit. Ein schnellerer Antrieb, der den ~180-tägigen Flug verkürzt, senkt die Gesamtdosis unmittelbar, weshalb Reisedauer und Strahlung verknüpfte Probleme sind.
- Den Sonnenzyklus abpassen — dann fliegen, wenn die Sonnenaktivität zugunsten der Crew wirkt, und dabei den GCR-Hintergrund gegen das Risiko von Sonnenstürmen abwägen.
- Forschungs-Gegenmaßnahmen — radioprotektive Medikamente und eine experimentelle aktive Magnetabschirmung (ein künstliches Magnetfeld um das Schiff) werden untersucht, doch keine davon ist heute flugreif.
09Häufige Fragen
Kann der Mensch die Strahlung auf dem Mars überleben?
Ja, mit angemessener Abschirmung und Missionsplanung gilt sie als überlebbar — aber um den Preis eines erhöhten lebenslangen Krebsrisikos. Strahlung ist eine ernste Gefahr, keine absolute Schranke, die eine Marsreise unmöglich macht.
Wie viel Strahlung würde man auf dem Weg zum Mars abbekommen?
Etwa 1,8 mSv pro Tag während des Tiefraumflugs, wie das RAD-Instrument von Curiosity gemessen hat. Über einen Hin- und Rückflug summiert sich das auf rund 0,66 Sv.
Wie viel Strahlung gibt es auf der Marsoberfläche?
Etwa 0,64 mSv pro Tag, also rund 230 mSv pro Jahr, laut den RAD-Daten von Curiosity aus dem Gale-Krater. Sie ist niedriger als im Tiefraum, weil der Planet selbst rund die Hälfte des Himmels blockiert.
Wie verhält sich die Mars-Strahlung im Vergleich zur Erde und zur ISS?
Auf der Erde beträgt die natürliche Hintergrundstrahlung etwa 2,4 mSv pro Jahr. Ein sechsmonatiger ISS-Aufenthalt liegt bei rund 150–300 mSv (~0,3 Sv). Ein vollständiger Hin- und Rückflug zum Mars wird auf nahe 1 Sv geschätzt — weit mehr als beides, weshalb er die Missionsplanung bestimmt.
Was ist der Unterschied zwischen kosmischer Strahlung und Sonnenstrahlung?
Galaktische kosmische Strahlung (GCR) besteht aus konstanten, sehr energiereichen Teilchen von außerhalb des Sonnensystems, die schwer abzuschirmen und im solaren Minimum stärker sind. Solare energetische Teilchen (SEP) sind Ausbrüche aus Sonneneruptionen — intensiv, aber gelegentlich und mit einem Sturmschutzraum abschirmbar.
Könnte ein Sonnensturm Astronauten töten?
Ein großes solares Teilchenereignis könnte einer ungeschützten Crew eine gefährliche Dosis zufügen und eine akute Strahlenkrankheit auslösen. Der Sturm vom August 1972, der zwischen Apollo 16 und 17 fiel, ist das klassische Beispiel — und genau deshalb enthält jeder Marsplan einen eigenen Sturmschutzraum.
Hat der Mars ein Magnetfeld?
Kein globales. Der Mars verlor sein planetenweites Magnetfeld vor Milliarden Jahren, also gibt es nichts, das geladene Teilchen so ablenkt wie die Erdmagnetosphäre. Das, zusammen mit der dünnen Atmosphäre, macht die Oberfläche so ungeschützt.
Wie schirmt man sich auf dem Mars gegen Strahlung ab?
An der Oberfläche Habitate mit mehreren Metern Regolith abdecken, unterirdisch bauen oder Lavaröhren nutzen; Wasser und wasserstoffreiche Kunststoffe wie Polyethylen sind wirksame Schilde, und ein Sturmschutzraum deckt Sonnenereignisse ab. Im Transit ist Masse teuer, deshalb packt man Wasser und Vorräte um einen kleinen Schutzraum und hält die Reise kurz.
Warum unterirdisch bauen oder Lavaröhren nutzen?
Ein paar Meter Gestein oder Boden sind einer der billigsten und wirksamsten verfügbaren Strahlenschilde und glätten zudem den enormen Tag-Nacht-Temperaturunterschied. Natürliche Lavaröhren bieten diese Abschirmung ohne die Grabungsarbeit.
Wie hoch ist der Strahlendosis-Grenzwert der NASA für Astronauten?
Die NASA begrenzte das Astronautenrisiko historisch auf ein 3-prozentiges „Risiko eines expositionsbedingten Todes" (REID) und ging 2021 zu einem einheitlichen Laufbahngrenzwert von etwa 600 mSv effektiver Dosis über. Ein Hin- und Rückflug zum Mars (~1 Sv) erreicht oder überschreitet diesen.
Verursacht die Mars-Strahlung Krebs?
Die vorherrschende Langzeitfolge der angesammelten Dosis ist ein erhöhtes lebenslanges Krebsrisiko, nicht eine unmittelbare Erkrankung. Mögliche Auswirkungen auf das Zentralnervensystem, die Augen und das Herz-Kreislauf-System werden noch untersucht.
Kann man kosmische Strahlung vollständig abschirmen?
Nicht so leicht. Galaktische kosmische Strahlung ist so energiereich, dass ihre vollständige Abschirmung unpraktikable Mengen an Masse erfordern würde, und dünne Abschirmung kann sogar Sekundärteilchen erzeugen. Das realistische Ziel ist, die Dosis mit wasserstoffreicher Abschirmung und einer kurzen Mission zu senken, nicht sie zu beseitigen.
Hilft ein schnellerer Flug zum Mars gegen die Strahlung?
Ja, unmittelbar. Der größte Teil der Transitdosis sammelt sich Tag für Tag an, daher senkt ein schnellerer Antrieb, der den ~180-tägigen Flug verkürzt, die Gesamtexposition. Das ist ein Grund, warum Reisedauer und Strahlung als verknüpfte Probleme behandelt werden.