{"id":57,"date":"2007-11-09T22:56:41","date_gmt":"2007-11-09T21:56:41","guid":{"rendered":"http:\/\/bernd-leitenberger.de\/blog\/2007\/11\/09\/jupiters-strahlengurtel\/"},"modified":"2007-11-11T18:18:38","modified_gmt":"2007-11-11T17:18:38","slug":"jupiters-strahlengurtel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2007\/11\/09\/jupiters-strahlengurtel\/","title":{"rendered":"Jupiters Strahlengürtel"},"content":{"rendered":"

\"JupitersSch… habe ich doch gestern glatt den Mauerfall verschlafen – immerhin ein Zeichen, das nach und nach ein vereintes Deutschland normal wird, obwohl einige persönliche Erfahrungen im letzten Jahr in mir den Wunsch aufkommen ließen bestimmte Leute wären nie nach Westdeutschland gekommen.<\/p>\n

Gestern bekam ich eine Mail, in der ich gebeten wurde doch einmal die Strahlenbelastung von Galileo<\/a> zu erklären. Ursache dessen ist Jupiters gigantisches Magnetfeld: Es ist durch den großen Kern aus metallischem Wasserstoff und die schnelle Rotation des Planeten riesig. auf der sonnenzugewandten Seite erstreckt es sich 10 Millionen km zur Sonne hin, der Schweif auf der abgewandten Seite reicht bis 25 Millionen km hinter die Saturnbahn, d.h. über 1400 Millionen km Entfernung. es steckt in diesem Magnetfeld die 20.000 fache Energie wie im irdischen Magnetfeld. Galileo kreuzte die Bugwelle des Magnetfeldes am 16.11.1995, mehr als 2 Wochen bevor sie Jupiter erreichte.<\/p>\n

Die Strahlungsgürtel haben die gleiche Ursache wie die irdischen: Die Teilchen des Sonnenwindes folgen den Magnetfeldlinien und werden so im Magnetfeld Jupiters gefangen. Sie bewegen sich von Pol zu Pol, wechseln am Pol aber meistens die Magnetfeldliinie, die sich dort zusammendrängen und werden wie bei einem Teilchenbeschleuniger immer schneller und dadurch energiereicher. Aus dem Zyklus kommen sie, wenn die am Pol auf die Hochatmosphäre treffen oder auf Teilchen der Ringe oder die inneren Monde auftreffen. Alternativ kann ein Teilchen so viel Energie gewinnen, dass es dem Magnetfeld entkommen kann. Bevor dies geschieht muss es bei Jupiter aufgrund der Schwerkraft viel energiereicher werden als ein Teilchen in den Van Allen Strahlungsgürteln auf der Erde. Der gesamte Strahlungsgürtel ist hochkomplex, er ändert sich nicht nur mit der Sonnenaktivität, sondern die Monde rühren auch darin wie Löffel in einem Kochtopf. Das Bild zeigt die Aurora, also die Pollichter von Jupiter, aufgenommen durch das Hubble Space Teleskope im UV Bereich. In dem ringförmigen Bereich treffen hochenergetische Teilchen auf die Hochatmosphäre und bringen sie zum Leuchten. Voyager konnte auf der Nachtseite auch Nordlichter und Blitzentladungen nachweisen.<\/p>\n

Pioneer 10 nahm bei der Passage eine Gesamtdosis von 500 krad auf, das ist etwa die tausendfache tödliche Dosis für einen Menschen. Der Spitzenwert waren 1 Milliarde Elektronen und 6 Millionen Protonen pro Quadratzentimeter. 90 % der Elektronen hatten eine Energie von 3-30 Millionen Elektronenvolt. Zum Vergleich: Ein Elektron das bei einer chemischen Reaktion beteiligt ist, hat eine Energie von einige Elektronenvolt. Pioneer 10<\/a> näherte sich bis auf 139.000 km an die Wolkenobergrenze. Pioneer 11 sogar bis auf 41600 km, wodurch der Spitzenwert 20 mal höher als bei Pioneer 10 ist. Die Ringe absorbieren Teilchen, so dass unterhalb der Ringe die Konzentration zurückgeht. Das Intensitätsmaximum für Elektronen liegt bei 64000 km über den Wolken, bei Protonen bei 48000 km.<\/p>\n

\"StrahlungsbelastungEntfernt man sich Jupiter, so nimmt die Intensität schnell stark ab. Galileo kam bis auf 214.000 km an Jupiter heran und bekam beim Einschwenken in die Umlaufbahn 50 % der Strahlendosis von 150 kRad für die Galileo ausgelegt war, ab. Allerdings näherte sie sich nun während der Primärmission niemals mehr Jupiter näher als bis zu Europas Orbit in 670.000 km Entfernung. Die erweiterten Missionen steigerten die Strahlungsbelastung durch größere Annäherung dann weiter bis auf 1200 kRad, wobei allerdings zum Schluss regelmäßig Systeme ausfielen und die Sonde in einen Sicherheitsmodus zwangen, wobei Daten verloren gingen.<\/p>\n

Eine Raumsonde die 60 Tage Europa umkreisen soll wird 5270 krad ausgesetzt sein: 2100 bei der Europamission, 3170 für die Tour durch Jupiters System um durch mehrfache Vorbeiflüge an den Monden in einen Europa Orbit einschwenken zu können. Ein 10 mm dicker Aluminiumschild senkt diese Dosis auf 770 kRad. Galileos Schutzschild betrug maximal 7.5 mm Aluminium. Allerdings eignet sich für zukünftige Sonden Tantal besser, wenn man eine dickere Schicht als 4 mm Aluminium braucht. Denn 1.3 mm Tantal schützen genauso gut wie 10 mm Aluminium. Um einen Kurzschluss nach 10 mm Aluminiumschild auszulösen müssen etwa 10-1000 Milliarden Elektronen pro cm? auftreffen.<\/p>\n

Abschirmung ist auch heute noch die einzige Möglichkeit dem zu begegnen. Die moderne Elektronik macht Jupitermissionen heute übrigens leichter möglich: Zwar ist prinzipiell modernere Elektronik empfindlicher als diese zu Galileos Zeiten, doch dafür kann man die gesamte Elektronik heute in einem viel kleineren Volumen unterbringen und die Elektronikbox dann besser schützen. Probleme machen weniger die Chips, denn in ihnen kommen Elektronen nicht weit ohne bald auf eine Isolationsschicht zu stoßen die leitende von nicht leitenden Teilen trennt. Problematisch sind eher größere Flächen in denen die Teilchen akkumuliert einen Stromimpuls und damit einen Kurzschluss auslösen können. Bei der vorgeschlagenen Jupitermission darf z.B. kein Leitungsstück mehr als 25 cm lang sein ohne geerdet zu sein.<\/p>\n

Eine bemannte Mission scheidet aufgrund der hohen Strahlenbelastung aus. So reduziert ein 10 mm Aluminiumschild zwar bei der ESA Mission die Belastung von 5270 auf 770 kRad – doch tödlich für Menschen sind 0.5-1 krad, also eine 1000 mal geringere Dosis….<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Sch… habe ich doch gestern glatt den Mauerfall verschlafen – immerhin ein Zeichen, das nach und nach ein vereintes Deutschland normal wird, obwohl einige persönliche Erfahrungen im letzten Jahr in mir den Wunsch aufkommen ließen bestimmte Leute wären nie nach Westdeutschland gekommen. Gestern bekam ich eine Mail, in der ich gebeten wurde doch einmal die […]<\/p>\n","protected":false},"author":169,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"class_list":["post-57","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-raumfahrt","entry"],"a3_pvc":{"activated":false,"total_views":225,"today_views":0},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack-related-posts":[{"id":18634,"url":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2026\/04\/11\/wie-kommt-galileo-zu-jupiter\/","url_meta":{"origin":57,"position":0},"title":"Wie kommt Galileo zu Jupiter?","author":"Bernd Leitenberger","date":"11. 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