Van-Allen-Gürtel

{{#if: behandelt den Strahlungsgürtel der Erde; zu dem Buch von Wolfgang Herrndorf siehe Diesseits des Van-Allen-Gürtels.

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Datei:Van Allen.jpg

Van-Allen-Strahlungsgürtel

Datei:Magnetosphere rendition.jpg

Die Magnetosphäre schirmt die Erdoberfläche gegen die geladenen Partikel des Sonnenwindes ab.

Der Van-Allen-Strahlungsgürtel (benannt nach James Van Allen) ist der Strahlungsgürtel der Erde. Er ist ein Ring (Torus) energiereicher geladener Elementarteilchen im Weltraum, die im Erdmagnetfeld eingeschlossen sind.<ref name=":0">{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:RAOnline EDU: Weltraum - Astronomie - kosmischen Strahlung - Sonnenwind, Van-Allen-Gürtel, Aurora Borealis, Aurora Australis|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=RAOnline EDU: Weltraum - Astronomie - kosmischen Strahlung - Sonnenwind, Van-Allen-Gürtel, Aurora Borealis, Aurora Australis}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.raonline.ch/pages/edu/space/space_radiation01.html#a1%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=RAOnline EDU: Weltraum - Astronomie - kosmischen Strahlung - Sonnenwind, Van-Allen-Gürtel, Aurora Borealis, Aurora Australis}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.raonline.ch/pages/edu/space/space_radiation01.html#a1}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=RAOnline EDU: Weltraum - Astronomie - kosmischen Strahlung - Sonnenwind, Van-Allen-Gürtel, Aurora Borealis, Aurora Australis}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Die Magnetosphäre wirkt als Schutzschild für die Erde; sie verhindert, dass ein Großteil der lebensfeindlichen Teilchenstrahlung der Sonne das Leben auf der Erde erreicht. Jedoch ist der Durchflug durch den Gürtel dementsprechend gefährlich für Mensch und Technik.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Das Erdmagnetfeld|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Das Erdmagnetfeld}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.eskp.de/grundlagen/naturgefahren/erdmagnetfeld-935649/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Das Erdmagnetfeld}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.eskp.de/grundlagen/naturgefahren/erdmagnetfeld-935649/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Das Erdmagnetfeld}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Auch andere Planeten sind von Strahlungsgürteln umgeben, so hat der Jupiter, dessen Magnetfeld sehr viel stärker ist als das der Erde, einen wesentlich gefährlicheren Strahlungsgürtel als die Erde.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:Thorsten Krome|Thorsten Krome: }}{{#if:|{{#if:Jupiters Todesgürtel|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Jupiters Todesgürtel}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.spektrum.de/news/jupiters-todesguertel/572413%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Jupiters Todesgürtel}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.spektrum.de/news/jupiters-todesguertel/572413}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Jupiters Todesgürtel}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:spektrum.de2001-04-04{{#if: 2026-01-21 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Der Gürtel besteht im Wesentlichen aus zwei Strahlungszonen. Die innere erstreckt sich in niedrigen geografischen Breiten, d. h. in der Nähe des Äquators, in einem Bereich von etwa 700 bis 6.000 Kilometer über der Erdoberfläche und besteht hauptsächlich aus hochenergetischen Protonen. Die äußere befindet sich in etwa 16.000 bis 58.000 Kilometer Höhe und enthält vorwiegend Elektronen.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:Welt der Physik|Welt der Physik: }}{{#if:|{{#if:Satelliten entdecken dritten Strahlungsgürtel um die Erde|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Satelliten entdecken dritten Strahlungsgürtel um die Erde}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.weltderphysik.de/gebiet/erde/nachrichten/2013/satelliten-entdecken-dritten-strahlungsguertel-um-die-erde/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Satelliten entdecken dritten Strahlungsgürtel um die Erde}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.weltderphysik.de/gebiet/erde/nachrichten/2013/satelliten-entdecken-dritten-strahlungsguertel-um-die-erde/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Satelliten entdecken dritten Strahlungsgürtel um die Erde}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2013-02-28{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Früher wurde angenommen, dass die Teilchen des Van-Allen-Gürtels überwiegend aus dem Sonnenwind und der kosmischen Strahlung stammen. Ergebnisse der Sonden „Van Allen A“ und „Van Allen B“ zeigten jedoch, dass Elektronen im Gürtel selbst freiwerden und im Gürtel zu relativistischen Geschwindigkeiten beschleunigt werden.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Science – Electron Acceleration in the Heart of the Van Allen Radiation Belts by G.D. Reeves et al.|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Science – Electron Acceleration in the Heart of the Van Allen Radiation Belts by G.D. Reeves et al.}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://www.sciencemag.org/content/early/2013/07/24/science.1237743%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Science – Electron Acceleration in the Heart of the Van Allen Radiation Belts by G.D. Reeves et al.}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://www.sciencemag.org/content/early/2013/07/24/science.1237743}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Science – Electron Acceleration in the Heart of the Van Allen Radiation Belts by G.D. Reeves et al.}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Science2013-07-25{{#if: 2013-07-26 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Die geladenen kosmischen Teilchen werden im Van-Allen-Gürtel durch das Magnetfeld der Erde infolge der Lorentzkraft abgelenkt, in einer magnetischen Flasche eingeschlossen und schwingen so zwischen den Polen der Erde mit einer Schwingungsdauer von etwa einer Sekunde hin und her.<ref name=":0" />

Wenn der Gürtel überladen wird, streifen die Partikel die obere Erdatmosphäre und regen diese zur Fluoreszenz an, wodurch das Polarlicht entsteht.<ref name=":0" />

Nachweis

Datei:Stamps of Germany (DDR) 1964, MiNr 1083.jpg

DDR-Sondermarke „Erforschung der Strahlungsgürtel“ aus dem Jahr 1964

Das Vorhandensein eines Strahlungsgürtels wurde schon vor dem Raumfahrtzeitalter vermutet. Bestätigt wurde die Theorie am 31. Januar 1958 durch die Mission von Explorer 1 und durch die Folgemission Explorer 3, die von James Van Allen geleitet wurden. Weitere Explorer-Missionen wie auch beispielsweise die Sonden der Elektron-Serie konnten die Teilchenstrahlen-Verteilung vermessen.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:A Short History of Earth's Radiation Belts - NASA|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=A Short History of Earth's Radiation Belts - NASA}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.nasa.gov/history/a-short-history-of-earths-radiation-belts/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=A Short History of Earth's Radiation Belts - NASA}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.nasa.gov/history/a-short-history-of-earths-radiation-belts/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=A Short History of Earth's Radiation Belts - NASA}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2015-05-18{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Strahlungsgürtel
(oben: Protonen, unten: Elektronen)

Die Grafik veranschaulicht die Verteilung der Teilchendichte um die Erde. Hochenergetische Protonen (oberes Bild) konzentrieren sich im inneren Strahlungsgürtel oberhalb von 3.000 und 6.000 km über der Erdoberfläche. Energiereiche Elektronen (unten) verstärken den inneren und bilden den äußeren Strahlungsgürtel um 25.000 km Höhe. Die Teilchendichte der Protonen mit einer Energie von mehr als 10 MeV und der Elektronen mit mehr als 0,5 MeV liegt in der Größenordnung von 10⁶ Teilchen/(cm²·s). Die Ionisations-Strahlenbelastung durch Elektronen auf elektronische Bauteile liegt bei 0,1 bis 1 krad/h (1 bis 10 Gy/h), durch Protonen (hinter 1 cm Aluminium-Abschirmung) zwei Größenordnungen niedriger.

Im Rahmen des Pamela-Experimentes wurde 2011 nachgewiesen, dass im inneren Strahlungsgürtel der Magnetosphäre eine Anhäufung von Antimaterie existiert.<ref>Oscar Adriani, (et al.): The Discovery of Geomagnetically Trapped Cosmic-Ray Antiprotons. In: The Astrophysical Journal Letters. Band 737, Nr. 2, 2011, doi:10.1088/2041-8205/737/2/L29, S. 1–5 (Preprint-Artikel bei arXiv.org; 126 kB).</ref> Die detektierten Antiprotonen entstehen vermutlich bei der Kollision hochenergetischer kosmischer Strahlung mit der Erdatmosphäre.<ref>Nachweis im Teilchenstrom: Antimaterie im Orbit – Artikel bei Spiegel Online, vom 6. August 2011.</ref><ref>Teilchenphysik: Antiprotonenring umhüllt die Erde – Artikel bei Spektrum der Wissenschaft, vom 8. August 2011.</ref>

Im September 2012 konnten die Van-Allen-Sonden neben den zwei bekannten Strahlungsgürteln der Erde noch einen dritten, deutlich durch eine Lücke vom äußeren Van-Allen-Gürtel getrennten, nachweisen. Nachdem der temporäre Strahlungsgürtel etwa einen Monat lang mit konstanter Intensität messbar war, wurde er durch eine starke Sonneneruption aufgelöst. Forscher der NASA vermuten, dass solche temporären Strahlungsgürtel häufiger vorkommen.<ref>Dritter Strahlungsgürtel um die Erde entdeckt, Wissenschaft aktuell vom 1. März 2013.</ref><ref>Dritter Strahlungsgürtel der Erde entdeckt. – Artikel bei astronews.de, vom 4. März 2013.</ref><ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Van-Allen-Probes-Mission: Nasa-Sonden finden Strahlungsgürtel der Erde|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Van-Allen-Probes-Mission: Nasa-Sonden finden Strahlungsgürtel der Erde}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/van-allen-guertel-nasa-sonde-findet-strahlungsguertel-um-die-erde-a-886215.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Van-Allen-Probes-Mission: Nasa-Sonden finden Strahlungsgürtel der Erde}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/van-allen-guertel-nasa-sonde-findet-strahlungsguertel-um-die-erde-a-886215.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Van-Allen-Probes-Mission: Nasa-Sonden finden Strahlungsgürtel der Erde}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Spiegel Online2013-03-01{{#if: 2013-03-10 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Strahlenbelastung

Datei:Alshield.png

Energiedosis in ca. 38.000 km Höhe,
hinter einer Aluminium-Abschirmung variabler Dicke
Blau: Elektronen, Rot: Bremsstrahlung
(doppelt-logarithmische Darstellung)

Die Äquivalentdosis der Strahlung beider Hauptzonen beträgt hinter 3 mm dickem Aluminium unter extremen Umständen bis zu 200 mSv/h (Millisievert pro Stunde) im Kernbereich des inneren Gürtels und bis zu 50 mSv/h im Kernbereich des äußeren Gürtels. Als Normwerte gelten im gesamten Van-Allen-Gürtel 0,7–1,5 mSv pro Tag (effektive Dosis), diese Diskrepanz lässt sich zum einen durch die verschiedenen Messmethoden erklären, zum anderen aber auch durch die Abhängigkeit der Strahlung von den starken Schwankungen der Sonnenaktivität. Dadurch können mitunter 1000-mal höhere Werte gemessen werden. Auf der Erde ist die Strahlung des inneren Van-Allen-Gürtels im Bereich der Südatlantischen Anomalie deutlich zu beobachten.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Inner Radiation Belt - an overview | ScienceDirect Topics|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Inner Radiation Belt - an overview | ScienceDirect Topics}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.sciencedirect.com/topics/physics-and-astronomy/inner-radiation-belt%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Inner Radiation Belt - an overview | ScienceDirect Topics}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.sciencedirect.com/topics/physics-and-astronomy/inner-radiation-belt}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Inner Radiation Belt - an overview | ScienceDirect Topics}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Zum Vergleich: In Europa beträgt die mittlere Strahlungsdosis auf Meereshöhe etwa 2 mSv/a ≈ 5,5 µSv/d.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Strahlenbelastung|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Strahlenbelastung}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://umweltportal.baden-wuerttemberg.de/umweltdaten-bericht-2024/strahlenbelastung%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Strahlenbelastung}}}}%7C[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://umweltportal.baden-wuerttemberg.de/umweltdaten-bericht-2024/strahlenbelastung}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Strahlenbelastung}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Bedeutung für die Raumfahrt

Bemannte Raumfahrt

Die Intensität der Strahlung innerhalb des Van-Allen-Gürtels kann räumlich und zeitlich begrenzt gesundheitsgefährdende Werte erreichen. Daher darf der Aspekt des Strahlenschutzes bei bemannten Raumfahrtmissionen im Erdorbit nicht vernachlässigt werden. Wie groß die Belastung für den menschlichen Organismus ist, hängt von der Sonnenaktivität, der Beschaffenheit der Raumfahrzeughülle, der Trajektorie und der Bahngeschwindigkeit beziehungsweise der Missionsdauer ab.<ref name=":1">{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:What are the Van Allen Belts and why do they matter? - NASA Science|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=What are the Van Allen Belts and why do they matter? - NASA Science}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://science.nasa.gov/biological-physical/stories/van-allen-belts/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=What are the Van Allen Belts and why do they matter? - NASA Science}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://science.nasa.gov/biological-physical/stories/van-allen-belts/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=What are the Van Allen Belts and why do they matter? - NASA Science}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2023-02-10{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Die russische Raumstation MIR, das Skylab und die Internationale Raumstation ISS umkreisten die Erde in rund 400 km Höhe (siehe dazu auch Erdumlaufbahnen). Das russische Raumfahrtprogramm und das Mercury-Raumfahrtprogramm der USA hatten eine niedrigere Umlaufbahn.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:deutschlandfunk.de|deutschlandfunk.de: }}{{#if:|{{#if:Start der sowjetischen Raumstation vor 30 Jahren - Von der MIR zur ISS|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Start der sowjetischen Raumstation vor 30 Jahren - Von der MIR zur ISS}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.deutschlandfunk.de/start-der-sowjetischen-raumstation-vor-30-jahren-von-der-100.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Start der sowjetischen Raumstation vor 30 Jahren - Von der MIR zur ISS}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.deutschlandfunk.de/start-der-sowjetischen-raumstation-vor-30-jahren-von-der-100.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Start der sowjetischen Raumstation vor 30 Jahren - Von der MIR zur ISS}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2016-02-18{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Gemini 11 hatte eine Maximalhöhe von 1374 km, hier waren vor dem Start Bedenken wegen der Strahlenbelastung geäußert worden, jedoch war die Strahlenbelastung mit ca. 0,3 mGy (Milligray) wesentlich geringer als die Belastung der Gemini 10 Astronauten (Apogäum 763 km), die in die Magnetanomalie über dem Südatlantik führte. Sie waren etwa 6 mGy ausgesetzt.<ref>https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19720011147/downloads/19720011147.pdf Robert G. Richmond: RADIATION DOSIMETRY FOR THE GEMINI PROGRAM, NASA Mitteilung 1972, abgerufen am 29. Apr. 2023</ref>

Die zahlreichen Space-Shuttle-Missionen (siehe dazu die Liste der Space-Shuttle-Missionen) umrundeten die Erde meist in diesem geringeren Erdabstand, nur das Hubble-Weltraumteleskop wurde in rund 550 km Höhe ausgesetzt und gewartet. Die Weltraummissionen der bemannten Raumfahrt fanden also in einem erdnahen Orbit statt, der Van-Allen-Strahlungsgürtel wurde nicht erreicht (siehe dazu auch Strahlenexposition#Übersicht: Kosmische Strahlung und Strahlungsmessung auf der ISS).<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Hubble by the Numbers - NASA Science|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Hubble by the Numbers - NASA Science}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://science.nasa.gov/mission/hubble/overview/hubble-by-the-numbers/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Hubble by the Numbers - NASA Science}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://science.nasa.gov/mission/hubble/overview/hubble-by-the-numbers/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Hubble by the Numbers - NASA Science}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2024-03-18{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Nur die Apollo-Missionen zum Mond führten durch den Van-Allen-Strahlungsgürtel und darüber hinaus. Die Raumfahrer waren auf dem Mond auch direkt dem Sonnenwind und der Radioaktivität der Mondoberfläche ausgesetzt. Die Gesamt-Strahlenbelastung der Apollo-17-Astronauten betrug 9 mSv (Zum Vergleich: der Grenzwert für die effektive Dosis zum Schutz von beruflich strahlenexponierten Personen beträgt in Deutschland 20 mSv pro Jahr<ref>Grenzwerte im Strahlenschutz, Mitteilung des Bundesamtes für Strahlenschutz, abgerufen am 29. Apr. 2023</ref>).<ref>Uwe Rexin: Strahlenbelastung & Van-Allen-Gürtel, private Mitteilung, abgerufen am 26. Apr. 2023</ref>

Messgeräte und Elektronik

Astronomische Messgeräte werden durch die Strahlung gestört oder sogar zerstört. So kann das Röntgenteleskop Chandra nur außerhalb des Strahlungsgürtels sinnvolle Daten liefern. Geräte für extraterrestrische Beobachtungen und Messungen müssen deshalb auf entsprechend hohe Umlaufbahnen gebracht werden.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Shelter from the Storm: Protecting the Chandra X-ray Observatory from Radiation|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Shelter from the Storm: Protecting the Chandra X-ray Observatory from Radiation}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://cxc.harvard.edu/newsletters/news_09/node12.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Shelter from the Storm: Protecting the Chandra X-ray Observatory from Radiation}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://cxc.harvard.edu/newsletters/news_09/node12.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Shelter from the Storm: Protecting the Chandra X-ray Observatory from Radiation}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Elektronik für den Weltraumeinsatz muss generell gegen kosmische Strahlung gehärtet sein. Die hohe Teilchenenergie kann nicht nur Fehlfunktionen verursachen, sondern Kristallstrukturen dauerhaft bis zum Bauteilausfall zerstören, Isolierstoffe schädigen. Betroffen sind auch Solarzellen.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Space Radiation – A Danger for Satellite Missions|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Space Radiation – A Danger for Satellite Missions}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.iis.fraunhofer.de/en/ff/kom/satkom/obp/fobp/space-weather.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Space Radiation – A Danger for Satellite Missions}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.iis.fraunhofer.de/en/ff/kom/satkom/obp/fobp/space-weather.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Space Radiation – A Danger for Satellite Missions}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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möglichst schneller Durchflug der Strahlungsgürtel
Anpassen der Flugpläne an die Sonnenaktivität bzw. an durch diese ausgelöste magnetische Stürme
Unterbringung empfindlicher Bauteile hinter schützenden Abschirmungen
Abschaltung und günstige Ausrichtung von Satelliten bei Sonnenstürmen bzw. Magnetstürmen

Als resistent gegen irreversible Schäden durch hochenergetische Teilchenstrahlung gelten lediglich Elektronenröhren.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Radiation Hardness - an overview | ScienceDirect Topics|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Radiation Hardness - an overview | ScienceDirect Topics}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/radiation-hardness%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Radiation Hardness - an overview | ScienceDirect Topics}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/radiation-hardness}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Radiation Hardness - an overview | ScienceDirect Topics}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2026-04-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Siehe auch

Plasmasphäre

Literatur

Richard B. Horne, (et al.): Wave acceleration of electrons in the Van Allen radiation belts. In: Nature. Band 437, 2005, doi:10.1038/nature03939, S. 227–230.
D. N. Baker, (et al.): An extreme distortion of the Van Allen belt arising from the 'Hallowe'en' solar storm in 2003. In: Nature. Band 432, 2004, doi:10.1038/nature03116, S. 878–881.

Weblinks

Grafik zum Van-Allen-Gürtel
Earth’s Radiation Belts with Safe Zone Orbit NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio{{#switch:

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Einzelnachweise

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