Von der Windel in den Weltraum: Wie Hydrogele Astronauten vor Strahlung schützen könnten
Für Mond- und Marsmissionen bedarf es besserer Strahlenschutzvorrichtungen für Astronaut:innen und ihre Ausrüstung. Könnten Hydrogele die Lösung sein? (Bild: Vadim Sadovski/ Shutterstock.com)
Eine der vielen Gefahren des Weltalls, die die menschliche Raumfahrt erschweren, ist kosmische Strahlung. Die Erdatmosphäre und das Magnetfeld der Erde schützen das Leben auf unserem Planeten vor den hochenergetischen Teilchen, die durch Sonnenstürme oder kosmische Explosionen ins All geschleudert werden.
Schon auf Flugreisen sind Mensch und Materialien 40-mal höherer Strahlung ausgesetzt als auf dem Boden; je weiter Astronaut:innen sich von der Erde entfernen, desto stärker sind sie der Strahlung ausgesetzt. Missionen zum Mond oder Mars könnten Astronaut:innen und ihre Ausrüstung Strahlungswerten aussetzen, die bis zum 700-Fachen der Werte auf der Erdoberfläche betragen. Das könnte gesundheitliche Auswirkungen sowie Materialverschleiß zur Folge haben.
Astrowissenschaftler:innen arbeiten deshalb stetig an neuen und besseren Strahlenschutzmaßnahmen. Eine Forschungsgruppe der Universität Gent in Belgien macht sich zu diesem Zweck nun sogenannte Hydrogele zunutze.
Technologie aus Windeln als Strahlenschutz für die Raumfahrt: Das Potenzial von Hydrogelen
Frühere Studien haben laut der Europäischen Raumfahrtbehörde Esa Wasser als eines der effektivsten Materialien zur Abschirmung gegen kosmische Strahlung identifiziert. Es sind die Dichte und die hohe Anzahl an Wasserstoffatomen, die Wasser so wirkungsvoll machen. Allerdings bringt der flüssige Rohstoff auch einige Herausforderungen mit sich. Neben seinem hohen Gewicht ist auch mögliches Auslaufen ein Problem, das es zu lösen gilt.
Die belgischen Forscher:innen um Projektleiter Peter Dubruel fanden die Lösung in einem Material, das bereits im Alltagsgebrauch vieler Menschen angekommen ist: superabsorbierende Polymere (SAP), auch bekannt als Hydrogele. Das Material kann ein Vielfaches seines Eigengewichts aufnehmen und in sich binden, wobei es sich ausdehnt:
Zeitraffer der Hydrogel-Quellung, die einen 1,5 Stunden dauernden Prozess in 6 Sekunden zeigt. (Animation: Esa/Lenny Van Daele)
Eltern kennen Hydrogele etwa aus Windeln, aber auch Kontaktlinsen, Kosmetikprodukte und Wundauflagen enthalten SAP. „Das Schöne an diesem Projekt ist, dass wir mit einer bekannten Technologie arbeiten“, erklärt einer der Wissenschaftler:innen der Universität Gent. Das Forschungsteam habe sogar bereits selbst „Erfahrungen mit Anwendungen im medizinischen Bereich“, wie es in einer Pressemitteilung der Esa heißt.
Hydrogele aus dem 3D-Drucker: Nahezu jede Form denkbar
Es ist die Kombination aus der Fähigkeit, viel Wasser zu speichern, und der guten Verarbeitbarkeit, die Hydrogele für die Raumfahrt so interessant macht. Mittels 3D-Druck kann das Material in „nahezu jeder gewünschten Form“ und so beispielsweise passend für Raumanzüge oder Habitate hergestellt werden, erklären die Forscher:innen.
„Es wird ständig nach leichten Strahlenschutzmaterialien gesucht. [Zuvor] haben wir erfolgreich nachgewiesen, dass Hydrogele unter Weltraumbedingungen sicher eingesetzt werden können. In diesem Folgeprojekt wenden wir verschiedene Techniken an, um das Material in eine 3D-Struktur zu bringen und den Produktionsprozess zu skalieren, sodass wir der Industrialisierung einen Schritt näher kommen“, sagt Dubruel.
