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The Zenith‐Angle Dependence of the Downward Radiation Dose Rate on the Martian Surface: Modeling Versus MSL/RAD Measurement

Khaksarighiri, Salman und Guo, Jingnan und Wimmer‐Schweingruber, Robert F. und Löffler, Sven und Ehresmann, Bent und Matthiä, Daniel und Hassler, Donald M. und Zeitlin, Cary und Berger, Thomas (2023) The Zenith‐Angle Dependence of the Downward Radiation Dose Rate on the Martian Surface: Modeling Versus MSL/RAD Measurement. Journal of Geophysical Research: Planets, 128 (4), e2022JE007644. Wiley. doi: 10.1029/2022JE007644. ISSN 2169-9097.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1029/2022JE007644

Kurzfassung

The Radiation Assessment Detector (RAD) on board the Mars Science Laboratory's Curiosity rover has been monitoring the surface radiation environment on Mars for just over 10 years. It has been found by Wimmer-Schweingruber et al. (2015, https://doi.org/10.1002/2015gl066664) that within the narrow view cone of RAD, the directionality of the radiation field is close to but not completely isotropic. In order to better understand the directionality of the surface radiation over a wide range of zenith angles (θ), we perform a three-dimensional Geant4 Monte Carlo simulation to derive the θ-dependence of the surface dose rate. The results show that galactic cosmic ray protons, coming in at θ ∼ 74° make the greatest contribution to the surface dose. For helium ions, this angle is at around 46°. This is a consequence of the increasing column depth at larger zenith angles and the complex interplay of the destruction of primary and the creation of secondary particles as the primary cosmic ray interacts with the Martian atmosphere. We also compared the simulated results with the RAD measurements and found a reasonable agreement. Our results are important for future human exploration of Mars, for instance, to estimate the effectiveness of radiation shielding of a given geometry or for optimizing the radiation shielding design of a Martian habitat.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194864/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Zenith‐Angle Dependence of the Downward Radiation Dose Rate on the Martian Surface: Modeling Versus MSL/RAD Measurement
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Khaksarighiri, Salmankhaksari (at) physik.uni-kiel.dehttps://orcid.org/0000-0002-5097-8141NICHT SPEZIFIZIERT
Guo, Jingnanjnguo (at) ustc.edu.cnhttps://orcid.org/0000-0002-8707-076XNICHT SPEZIFIZIERT
Wimmer‐Schweingruber, Robert F.wimmer (at) physik.uni-kiel.dehttps://orcid.org/0000-0002-7388-173XNICHT SPEZIFIZIERT
Löffler, SvenInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehresmann, BentSolar System Science and Exploration Division, Southwest Research Institute, CO, Boulder, USAhttps://orcid.org/0000-0002-5956-5722NICHT SPEZIFIZIERT
Matthiä, DanielDaniel.Matthiae (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1507-0143NICHT SPEZIFIZIERT
Hassler, Donald M.Solar System Science and Exploration Division, Southwest Research Institute, CO, Boulder, USAhttps://orcid.org/0000-0001-8830-1200NICHT SPEZIFIZIERT
Zeitlin, CaryLeidos Corporation, TX, Houston, USAhttps://orcid.org/0000-0002-1737-141XNICHT SPEZIFIZIERT
Berger, ThomasThomas.Berger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3319-5740NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 April 2023
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Planets
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:128
DOI:10.1029/2022JE007644
Seitenbereich:e2022JE007644
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9097
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Radiation Assessment Detector (RAD), MSL/RAD Measurement, Curiosity rover, Martian surface radiation, Mars, Monte Carlo simulation, radiation dose rate
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt ISS LIFE 2.0
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie
Hinterlegt von: Kopp, Kerstin
Hinterlegt am:27 Apr 2023 11:21
Letzte Änderung:12 Mai 2023 13:34

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