NASAs nye spektrometer til at hjælpe fremtidige besætninger med at klare kosmisk stråling

En af de største sundhedsproblemer ved at bo og arbejde i rummet er langvarig eksponering for høje niveauer af stråling. NASA-forskere har udviklet en ny enhed til at overvåge strålingseksponering for neutroner og tester den på den internationale rumstation.

Lanceret på den femte Orbital ATK-genforsyningsmission til stationen, Fast Neutron Spectrometer er designet til at detektere og måle neutroners energi, som vides at være specifikt skadelige for mennesker. At forstå neutronstråling vil hjælpe med at holde besætningerne sikre, når NASA sender mennesker til Mars.

"Der er flere typer stråling i rummet, "sagde Mark Christl, teamleder for undersøgelsen ved NASAs Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama. "Mens der allerede er avancerede instrumenter til at detektere gammastråler produceret af supernovaer eller sorte huller, Røntgenstråler og andre ladede partikler, vi havde brug for en måde at detektere og måle neutronstråling for at kvantificere indvirkningen på menneskets biologi. Neutrondetektionsteknikker har ikke set det samme spring i teknologisk fremskridt."

Neutronstråling dannes, når højenergipartiklerne fra vores sol og uden for vores solsystem interagerer med andre partikler eller stof, såsom et rumfartøj eller en planetoverflade. Men disse neutroner er kun levedygtige i cirka 13 minutter, før de henfalder til ladede partikler.

"Hvis de er mere end 13 minutter væk fra dig, det er egentlig ikke et problem, " sagde Christl. "Hvis du er i en kapsel eller på en planets overflade med lidt eller intet magnetfelt eller atmosfære, du kan potentielt være dækket af et neutronfelt. "

Det hurtige neutronspektrometer er hovedsageligt et passivt værktøj, venter på, at neutroner rammer den. Den består af et aluminiumshus med en plastikscintillator, der bremser neutronen, når den rammer enheden, og glasscintillatorfibre, der absorberer neutronerne og genudsender energien i form af lys. Denne avancerede version giver to distinkte signaler til måling - det første til at måle dens energi og det andet til at bekræfte, at en neutron blev detekteret i stedet for en anden slags partikel. Standarden, helplastiske enheder kan ikke klart bestemme forskellene mellem disse signaler.

"Detektorer til andre strålingstyper bruges allerede i mange industrier, " sagde Christl. "De bruges i partikelacceleratorer til videnskabelig forskning, olieindustrien eller det medicinske område for at måle strålingseksponering. Forskere har arbejdet på bemærkelsesværdige fremskridt inden for disse detektorer, men neutronstrålingsdetektorer har ikke fået den slags opmærksomhed. Hos NASA, vi så dette som en mulighed for at løse et problem, som vores astronauter vil have, når de tager på længere rejser i vores solsystem."

NASA-astronaut Shane Kimbrough installerede enheden på rumstationen den 2. december, 2016. Siden da har den er blevet flyttet til forskellige steder rundt om i stationens indre, og den ligger i øjeblikket i Node 1-modulet. Det hurtige neutronspektrometer vil overvåge for neutroner i seks måneder, sende data for eventuelle neutronangreb til en bærbar computer på stationen. Disse data vil blive downloadet dagligt til behandling og analyse af teamet hos Marshall.

Enheden blev testet og kalibreret ved partikelacceleratorer og ved at bruge andre radioaktive kilder på Jorden. Hvis teknikken er verificeret, Christl håber, at det kan bruges på fremtidige missioner til at bestemme, hvornår - og hvor meget - neutronerne bidrager til den stråling, der absorberes af en besætning af rumrejsende. Selvom rumstationens strålingsmiljø ikke betragtes som "dybt rum, "spektrometeret er en ny funktion klar til validering i et rummiljø.

Projektet er et samarbejde inden for styrelsen. Et hold ved NASAs Langley Research Center i Hampton, Virginia, undersøger de handlinger, besætningsmedlemmer kan tage, hvis de modtager advarsel om en kommende bølge af stråling fra et soludbrud, køre simuleringer og finde på måder at omarrangere indholdet af et rumfartøj for at øge afskærmningen. Et andet hold på NASAs Johnson Space Center i Houston fremmer detekteringen af ​​ladede partikler.

"Der er et alvorligt behov for at overvåge den strålingsdosis, besætningen modtager, " sagde Christl. "Vi bruger forskellige teknikker til ladede partikler og neutroner, og vi bliver nødt til at kende dosis fra begge for at vide, hvor meget stråling astronauterne modtager. Disse strålingsdetektorer kan tvinge missioner til at ændre sig midt i strømmen, men det vil hjælpe med at holde vores astronauter sikre."