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Radiation Transport Through the Martian Atmosphere as a Function of the Zenith Angle

Khaksari, Salman und Phipps, Phillip H. und Wimmer‐Schweingruber, Robert F. und Stubbs, Timothy J. und Looper, Mark D. und Guo, Jingnan und Charpentier, Gabin und Ehresmann, Bent und Löwe, Jan Leo und Matthiä, Daniel und Hassler, Donald M. und Zeitlin, Cary und Löffler, Sven (2025) Radiation Transport Through the Martian Atmosphere as a Function of the Zenith Angle. Journal of Geophysical Research: Planets, 130 (12), e2025JE009352. Wiley. doi: 10.1029/2025JE009352. ISSN 2169-9097.

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

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1029/2025JE009352

Kurzfassung

The topographic influence of the radiation environment on the Martian surface radiation is crucial for future human exploration. Topographic maps help assess radiation flux variations, aiding in hazard evaluation. Creating a global radiation map requires accounting for seasonally varying atmospheric density, heliospheric modulation, and topography. Here, we use a radiation model to derive the flux of secondary downward particles generated by the interaction of primary protons with the Martian atmosphere. Our model examines two key factors: (a) the dependence of atmospheric column depth on the zenith angle, affecting radiation directionality as horizon-arriving particles traverse more atmosphere than vertical ones and (b) atmospheric conditions at surface heights in Gale Crater, crucial for developing radiation dose maps that incorporate topographic effects. Our model is validated against Radiation Assessment Detector measurements and benchmarked with existing models. We construct response matrices representing the ratio of secondary particles at the Martian surface to primary inputs across zenith angles, assessing atmospheric effects. We combine these matrices with the incident spectrum to compute secondary particle fluxes from all zenith angles for Galactic Cosmic Rays and Solar Energetic Particles. These fluxes will be integrated into a topographic map of Mars in a follow-up study, providing a detailed representation of surface radiation levels across different terrains. This approach aids mission planners in identifying safe landing sites for astronauts.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222434/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Radiation Transport Through the Martian Atmosphere as a Function of the Zenith Angle
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Khaksari, Salmankhaksari (at) physik.uni-kiel.dehttps://orcid.org/0000-0002-5097-8141NICHT SPEZIFIZIERT
Phipps, Phillip H.phillip.h.phipps (at) nasa.govNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wimmer‐Schweingruber, Robert F.Institute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, Kiel, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-7388-173XNICHT SPEZIFIZIERT
Stubbs, Timothy J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Looper, Mark D.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-8223-1598NICHT SPEZIFIZIERT
Guo, JingnanNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-8707-076XNICHT SPEZIFIZIERT
Charpentier, GabinNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0001-3068-9692NICHT SPEZIFIZIERT
Ehresmann, BentNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-5956-5722NICHT SPEZIFIZIERT
Löwe, Jan LeoInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, Kiel, Germanyhttps://orcid.org/0009-0007-3569-0119NICHT SPEZIFIZIERT
Matthiä, DanielDaniel.Matthiae (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1507-0143NICHT SPEZIFIZIERT
Hassler, Donald M.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-8830-1200NICHT SPEZIFIZIERT
Zeitlin, CaryNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-1737-141XNICHT SPEZIFIZIERT
Löffler, SvenInstitute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Dezember 2025
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:130
DOI:10.1029/2025JE009352
Seitenbereich:e2025JE009352
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9097
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Martian surface radiation, radiation environment, radiation model, future human exploration
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 - Strahlenrisiken
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie
Hinterlegt von: Kopp, Kerstin
Hinterlegt am:29 Jan 2026 14:57
Letzte Änderung:02 Feb 2026 12:09

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