Können Flugreisen den Sensor beschädigen?

Auf YouTube habe ich das Video eines Vortrags gesehen, in dem eindringlich davor gewarnt wurde, Digitalkameras auf Flugreisen mitzunehmen – die Gammastrahlung in großen Höhen könne den Sensor dauerhaft beschädigen. Japanische Kamerahersteller würden ihre Kameras deshalb nur per Schiffsfracht ausliefern, dies aber ihren Kunden verschweigen. Film hingegen sei von diesem Problem nicht betroffen, und auch den Passagieren würde durch die Strahlung keine Gefahr drohen. Ist diese Gefahr real, sodass ich meine wertvolle Kameraausrüstung im Urlaub besser zuhause lassen sollte?

Diese Warnung hat einen wahren Kern, auch wenn sie in fast allen Details irreführend oder falsch ist. Das Video, um das es geht, stammt von der Firma Kodak und gibt einen Vortrag von Rob Hummel auf der Cine Gear Expo 2011 wieder. Rob Hummel ist Präsident der Firma Group 47, einem Kodak-Spin-off, das sich auf eine ursprünglich von Kodak entwickelte Lösung zur Datenarchivierung spezialisiert hat.

Einer der gefährlichsten Einsatzorte für eine Digitalkamera ist die Raumstation ISS, die in ungefähr 400 Kilometern Höhe die Erde umkreist. Neben den zahlreichen Nikon-DSLRs, die in diesem Bild versammelt sind, waren oder sind auch Kameras anderer Hersteller wie Olympus und Samsung an Bord. (Quelle: NASA)

Die potentielle Gefahr, die Digitalkameras bei Flugreisen droht, besteht in der kosmischen Strahlung. Dies ist keine Strahlung im eigentlichen Sinne; vielmehr besteht sie aus einem Strom hochenergetischer Teilchen. Mit der kosmischen Gammastrahlung hat sie nichts zu tun. Die kosmische Strahlung ist in großen Höhen, sei es auf hohen Bergen oder in einem Verkehrsflugzeug in Reiseflughöhe, bedeutend stärker als auf der Höhe des Meeresspiegels. An den Polen ist das schützende Erdmagnetfeld am schwächsten, weshalb man auf einer über den Pol führenden Flugroute einem stärkeren kosmischen Teilchenschauer ausgesetzt ist. Auch in der Erdumlaufbahn, etwa an Bord der Internationalen Raumstation ISS, und erst recht außerhalb des Erdmagnetfelds ist die Strahlung noch einmal erheblich stärker.

Wenn Teilchen der kosmischen Strahlung auf einen Chip treffen, können sie dessen Kristallstruktur dauerhaft schädigen. Dies gilt für Sensoren, bei denen defekte Pixel ständig an („stuck pixel“) oder aus („dead pixel“) sind, aber auch für Speicherbausteine, Prozessoren und andere elektronische Bauteile. Auch Filmemulsionen werden durch die Strahlung langsam „belichtet“ – insbesondere bei hochempfindlichem Filmmaterial bildet sich nach längerer Lagerung ein sogenannter Schleier, der unter anderem durch die kosmische Strahlung verursacht wird. Schließlich kann auch das Erbmaterial der Zellen unseres Körpers durch die energiereichen Teilchen geschädigt werden, womit sich die Krebsgefahr erhöht. Da es keinen praktikablen Schutz vor kosmischer Strahlung gibt, kann man die Strahlenbelastung nur begrenzen. Fluggesellschaften erfassen deshalb die Zeit, die das Flugpersonal pro Jahr in der Reiseflughöhe verbringt. Die Belastung an bestimmten Orten oder auf bestimmten Reiserouten kann man auf dem EPCARD-Portal des Helmholtz Zentrum München berechnen.

So gesehen ist die Gefahr also real, auch wenn sie nicht von der Gammastrahlung, sondern von den Teilchenschauern der kosmischen Strahlung ausgeht. Die entscheidende Frage bleibt, wie groß das Risiko ist. Die Beschädigung einzelner Sensorpixel auf dem Flug in den Urlaub mag ärgerlich sein; viel gefährlicher wäre es aber, wenn die Elektronik des Flugzeugs ausfiele oder wir langfristig unsere Gesundheit durch Flugreisen gefährden würden.

Während Piloten und Flugbegleiter aufgrund ihres Arbeitsplatzes in 10 Kilometer Höhe tatsächlich darauf achten müssen, die jährliche Strahlenbelastung zu begrenzen, ist die Gefahr für Gelegenheitsflieger und selbst für Vielflieger gering. Kamerahersteller haben auch keine Bedenken, ihre Kameras per Luftfracht in alle Welt zu versenden – wenn ein neues Modell auf den Markt kommt, bleibt gar keine Alternative zum Frachtflieger, wenn man die Termine halten will. Spätere Lieferungen sind dann weniger zeitkritisch und können auch per Schiff erfolgen. Es wäre unsinnig, seine Kameras nicht auch auf Flugreisen mitzunehmen, denn obwohl täglich Millionen von Kameras an Bord von Verkehrsflugzeugen unterwegs sind, wird nur höchst selten von sichtbaren Sensorschäden berichtet.

Wenn die Kamera einen Menüpunkt für eine „Pixelkorrektur“ (Olympus) oder ein „Pixel Mapping“ (Pentax) besitzt, kann sie schadhafte Pixel erkennen und aus der Bildberechnung ausschließen.

Sensoren unterliegen ganz allgemein einem Alterungsprozess, der zum Ausfall einzelner Pixel führen kann. Kosmische Strahlung ist dabei nur ein Faktor unter vielen. Innerhalb der typischen nützlichen Lebensdauer einer Digitalkamera, die man bei ungefähr fünf Jahren ansetzen kann, werden die Auswirkungen dieses Alterungsprozesses gering bleiben, aber wenn sich defekte Sensorpixel als helle oder dunkle Punkte an der immer gleichen Stelle im Bild störend bemerkbar machen, muss man korrigierend eingreifen. Manche Kamerahersteller wie Olympus und Pentax haben eine Pixel-Mapping-Funktion in ihre Modelle integriert, die defekte Pixel selbsttätig entdecken kann, um sie künftig aus den Bildern herauszurechnen. Bei anderen Herstellern muss man sich dafür an den Kundendienst wenden. Eine geringe Zahl schadhafter Pixel kann problemlos von der Kamera-Firmware eliminiert werden, ohne dass diese Korrektur im späteren Bild auffiele.


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