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The Martian surface radiation environment – a comparison of models and MSL/RAD measurements

Matthiä, Daniel und Ehresmann, Bent und Lohf, Henning und Köhler, Jan und Zeitlin, Cary und Appel, Jan und Sato, Tatsuhiko und Slaba, Tony und Martin, Cesar und Berger, Thomas und Boehm, Eckart und Boettcher, Stephan und Brinza, David E. und Burmeister, Soenke und Guo, Jingnan und Hassler, Donald M. und Posner, Arik und Rafkin, Scot C. R. und Reitz, Günther und Wilson, John W. und Wimmer-Schweingruber, Robert F. (2016) The Martian surface radiation environment – a comparison of models and MSL/RAD measurements. Journal of Space Weather and Space Climate, 6, A13. EDP Sciences. doi: 10.1051/swsc/2016008. ISSN 2115-7251.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1051/swsc/2016008

Kurzfassung

Context: The Radiation Assessment Detector (RAD) on the Mars Science Laboratory (MSL) has been measuring the radiation environment on the surface of Mars since August 6th 2012. MSL-RAD is the first instrument to provide detailed information about charged and neutral particle spectra and dose rates on the Martian surface, and one of the primary objectives of the RAD investigation is to help improve and validate current radiation transport models. Aims: Applying different numerical transport models with boundary conditions derived from the MSL-RAD environment the goal of this work was to both provide predictions for the particle spectra and the radiation exposure on the Martian surface complementing the RAD sensitive range and, at the same time, validate the results with the experimental data, where applicable. Such validated models can be used to predict dose rates for future manned missions as well as for performing shield optimization studies. Methods: Several particle transport models (GEANT4, PHITS, HZETRN/OLTARIS) were used to predict the particle flux and the corresponding radiation environment caused by galactic cosmic radiation on Mars. From the calculated particle spectra the dose rates on the surface are estimated. Results: Calculations of particle spectra and dose rates induced by galactic cosmic radiation on the Martian surface are presented. Although good agreement is found in many cases for the different transport codes, GEANT4, PHITS, and HZETRN/OLTARIS, some models still show large, sometimes order of magnitude discrepancies in certain particle spectra. We have found that RAD data is helping to make better choices of input parameters and physical models. Elements of these validated models can be applied to more detailed studies on how the radiation environment is influenced by solar modulation, Martian atmosphere and soil, and changes due to the Martian seasonal pressure cycle. By extending the range of the calculated particle spectra with respect to the experimental data additional information about the radiation environment is gained, and the contribution of different particle species to the dose is estimated.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/103350/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Martian surface radiation environment – a comparison of models and MSL/RAD measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Matthiä, DanielGerman Aerospace Center, Institute of Aerospace Medicine, Linder Höhe, 51147 Cologne, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-1507-0143NICHT SPEZIFIZIERT
Ehresmann, BentSouthwest Research Institute, Space Science and Engineering Division, Boulder, CO 80302, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lohf, HenningInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, 24118 Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Köhler, JanInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, 24118 Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zeitlin, CarySouthwest Research Institute, Space Science and Engineering Division, Durham, NH 03824, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Appel, JanInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, 24118 Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sato, TatsuhikoJapan Atomic Energy Agency, Tokai, Ibaraki 319-1195, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Slaba, TonyNASA Langley Research Center, 2 West Reid St., MS 188E, Hampton, VA 23681, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martin, CesarInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, 24118 Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Berger, ThomasGerman Aerospace Center, Institute of Aerospace Medicine, Linder Höhe, 51147 Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boehm, EckartInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, 24118 Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boettcher, StephanInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, 24118 Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brinza, David E.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91109, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Burmeister, SoenkeInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, 24118 Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guo, JingnanInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, 24118 Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hassler, Donald M.Southwest Research Institute, Space Science and Engineering Division, Boulder, CO 80302, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Posner, ArikNASA Headquarters, Washington, DC 20546, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rafkin, Scot C. R.Southwest Research Institute, Space Science and Engineering Division, Boulder, CO 80302, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reitz, GüntherGerman Aerospace Center, Institute of Aerospace Medicine, Linder Höhe, 51147 Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wilson, John W.Old Dominion University, Norfolk, VA 23529, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wimmer-Schweingruber, Robert F.Institute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, 24118 Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Erschienen in:Journal of Space Weather and Space Climate
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:6
DOI:10.1051/swsc/2016008
Seitenbereich:A13
Verlag:EDP Sciences
ISSN:2115-7251
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mars, Galactic cosmic Radiation, Radiation Environment, Human exploration, Numerical models, Exposure
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben MSL-Radiation (alt), R - Vorhaben Strahlenbiologie (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie
Hinterlegt von: Kopp, Kerstin
Hinterlegt am:08 Mär 2016 11:40
Letzte Änderung:20 Nov 2023 14:05

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