Nyt neutronspektrometer design bliver testet til bemandet rumflyvning

Detektoren og elektronikken i et nyt neutronspektrometer, der bliver testet i rummet for at overvåge stråling til fremtidige bemandede NASA-rummissioner, blev bygget og testet ved National Space Science and Technology Center (NSSTC) ved University of Alabama i Huntsville (UAH).

Fast Neutron Spectrometer (FNS) er nu ombord på den internationale rumstation.

Neutroner bidrager til besætningens strålingseksponering og skal måles for at vurdere eksponeringsniveauer. FNS, udviklet af NASAs Marshall Space Flight Center (MSFC) og Johnson Space Center (JSC), bruger et nyt instrumentdesign, der markant kan forbedre pålideligheden af ​​at identificere neutroner i det blandede strålingsfelt, der findes i det dybe rum. MSFCs principielle efterforsker og teamleder er Mark Christl. NASA JSCs projektleder er Catherine Mcleod, og den tekniske leder er Eddie Semones hos NASA JSC.

"Vores teknik forbedrer den veletablerede 'capture-gated' metode, der bruger bor-10-fyldte plastikscintillatorer til at måle energien af ​​hurtige neutroner, " siger Evgeny Kuznetsov, en forskningsingeniør ved UAH's Center for Space Plasma and Aeronomic Research (CSPAR), som sammen med CSPAR-forsker John Watts arbejdede på enheden. "Det centrale element i FNS er en brugerdefineret sammensat scintillator kombineret med specialiseret elektronik, der arbejder sammen for klart at adskille signalerne på grund af neutroner fra signalerne på grund af andre former for stråling."

FNS er indsat på ISS i seks måneder for at udføre en teknologidemonstration for at evaluere dens ydeevne i et rummiljø. Det vil så forblive på ubestemt tid for at opfylde sekundære mål.

"FNS-centraldetektoren blev fremstillet i laboratoriet på NSSTC og består af en struktur på 5, 000 regelmæssigt adskilte neutronfølsomme Li6-doterede scintillerende glasfibre støbt i en en-liters plastscintillator, " siger Kuznetsov.

I kombination med specielt tilpassede parametre for udlæsningselektronik, designet tillader detektoren at måle neutronspektret i et blandet strålingsmiljø.

"Scintillationslyset produceret i disse to scintillatorer er forskelligt, og vi udnytter denne forskel til bedre at forstå de signaler, der genereres som reaktion på neutroner, " siger Watts. "Plastikscintillatoren reagerer på, at neutronen mister al sin energi, og glasfibrene giver positiv identifikation af, at en neutron blev fanget. Denne sekvens af signaler frembringer en trigger i elektronikken, og dataene registreres til analyse."

I UAH, Watts lavede simuleringer af detektorens ydeevne og simuleringer af gamma-afvisningseffektivitet. Kuznetsov designet front-end elektronikkort, som optager signaler fra fotomultiplikatorrør fastgjort på de modsatte sider af den centrale detektor. Disse elektronikkort forstærker og konditionerer opsamlede signaler for at opnå optimal neutrondetektionseffektivitet og måling af de registrerede neutroners energi. Kuznetsov deltog også i fremstillingen af ​​den centrale detektor.

Data indsamlet under FNS' flyvning på ISS vil blive brugt til at evaluere ydeevnen af ​​neutronmåleteknikken samt FNS's evne til at operere i rummiljøet.

"Denne validering er afgørende for at sikre, at FNS kan opfylde kravene til strålingsovervågning for det dybe rummiljø under bemandede udforskningsmissioner, " siger Kuznetsov. "De data, der indsamles af FNS, vil blive analyseret og sammenlignet med målinger foretaget ved andre teknikker og med beregninger af neutronfluxen forudsagt af modeller af ISS i det lave jordkredsløbsmiljø."