_ „Fantome” de la dincolo de Lună ar putea oferi date valoroase despre dozele de radiații cosmice

Nava spațială Orion din misiunea Artemis I transportă, în cadrul experimentului MARE, două „fantome” umane echipate cu numeroase detectoare de raze cosmice. Informațiile adunate de detectoare vor verifica pentru prima dată cunoașterea, crucială pentru prezența oamenilor în spațiul profund, a efectelor razelor cosmice asupra sănătății astronauților care urmează să trăiască și să lucreze într-un mediu lipsit de protectie. efectele magnetosferei planetei noastre.

Dintre numeroasele pericole care pândesc astronauții care efectuează călătorii spațiale pe distanțe lungi, printre cele mai grave și, în același timp, cel mai greu de eliminat, este expunerea la doze dăunătoare de radiații cosmice. . Datele colectate în timpul experimentului MARE (MATROSHKA AstroRad Radiation Experiment) vor contribui la asigurarea siguranței viitorilor pionieri în spațiul adânc.

Ca parte a acestuia, două fantome umane (în esență manechine de testare a impactului de înaltă tehnologie) echipate cu numeroase Detectoare de radiații cosmice au fost plasate la bordul navei spațiale Orion pentru misiunea Artemis I. La invitația Centrului Spațial German (DLR) din Köln, coordonatorul proiectului MARE, Institutul de Fizică Nucleară al Academiei Poloneze de Științe (IFJ PAN) din Cracovia participă la experiment.

"MARE este o continuare a unei serii de experimente efectuate pe Stația Spațială Internațională între 2004 și 2009, în cadrul proiectului MATROSHKA, la care am participat și noi. Pe atunci, datele privind dozele de radiații erau neapărat culese pe orbita joasă a Pământului. Acum , datorită misiunii NASA Artemis I, fantomele umane pline cu detectoare de radiații au depășit pentru prima dată domeniul de protecție nu numai al atmosferei Pământului, ci și al magnetosferei”, spune prof. Pawel Bilski (IFJ PAN).< /p>

Radiația cosmică, la care urmează să fie expuși astronauții care călătoresc la distanțe mari de Pământ, este extrem de complexă în natură. Componenta sa galactică provine din spațiul profund și conține tot felul de particule naturale și nuclee atomice, cu o gamă foarte largă de energii, adesea cu mult peste valorile întâlnite în condițiile pământești.

O altă sursă de energie înaltă. particulele, de data aceasta în sistemul nostru planetar, sunt erupții la Soare, rare, dar care implică un risc serios pentru sănătatea și chiar viața astronauților. În plus, particulele de vânt solar se acumulează continuu în jurul Pământului în două zone în formă de gogoașă ale magnetosferei numite centuri Van Allen. Deși aceste centuri sunt situate la altitudini de doar câteva mii de kilometri, ele trebuie traversate de două ori în timpul oricărei expediții cu echipaj pe distanțe lungi.

Scopul principal al NASA în timpul misiunii Artemis I a fost testarea navei spațiale cu echipaj Orion. într-un zbor circumlunar fără echipaj. Lipsa de pasageri s-a decis a fi exploatate pentru a verifica cunoștințele actuale despre efectele radiațiilor cosmice asupra corpului uman. Ca urmare, două fantome feminine numite HELGA și ZOHAR, fiecare cântărind 39 kg, au fost plasate în interiorul Orion. Fantoma ZOHAR a fost îmbrăcată cu vesta de protecție AstroRad, fabricată de compania israeliană StemRad.

Pentru a obține informații despre dozele de radiații cosmice absorbite de diferite părți ale corpului uman, seturi de litiu mici, pasivi detectoare de radiații cu fluor au fost plasate la fiecare trei centimetri în fantomele. În plus, detectoare active de siliciu au fost instalate la locurile cheie ale organelor. În total, în ambele fantome au fost instalate peste zece mii de detectoare pasive și 34 de detectoare active.

„Contribuția Institutului nostru la experimentul MARE este în primul rând 276 de detectoare termoluminiscente pasive în fantoma ZOHAR și alte 288 de detectoare în 12 pachete de măsurare pe suprafața ambelor fantome. Acești detectori sunt sub formă de granule subțiri albe. de câțiva milimetri în diametru”, spune prof. Bilski.

Materialul principal folosit pentru producerea detectorilor de la IFJ PAN este fluorura de litiu îmbogățită cu aditivi atent selectați. Acestea fac ca în material să apară niveluri de energie metastabile suplimentare. Când particulele de raze cosmice trec prin material compus în acest fel, are loc ionizarea atomilor. Unii dintre electronii care sunt eliminati ajung apoi în niveluri metastabile unde pot rămâne luni de zile, ca într-o capcană. Ceea ce are o semnificație cheie este că cu cât mai multe particule de raze cosmice trec prin detector, cu atât mai mulți electroni sunt prinși.

Doza de radiație înregistrată de detectorul de fluorură de litiu poate fi citită datorită fenomenului termoluminiscenței. În laborator, detectoarele individuale sunt încălzite treptat la temperaturi de câteva sute de grade Celsius. Energia furnizată face ca electronii să înceapă să sară din capcanele succesive de energie metastabilă. Unele dintre ele se recombină rapid, însoțite de emisia de fotoni. Rezultatul este o strălucire, cunoscută de fizicieni sub numele de termoluminiscență.

„Detectoarele noștri de fluorură de litiu funcționează în așa fel încât cantitatea de lumină emisă atunci când sunt încălzite este proporțională cu doza depusă de particulele de raze cosmice care au interacționat cu materialul. Prin urmare, citirea datelor este fiabilă și relativ simplă, deși netrivială. Acest lucru se datorează faptului că diferite capcane din material au proprietăți diferite și se golesc la temperaturi diferite", explică prof. Bilski.

Măsurătorile din cadrul experimentului MARE sunt destinate în primul rând să verifice cunoștințele existente despre efectele radiațiilor cosmice asupra corpului uman. Prioritatea este reducerea la minimum a riscului pentru astronauți, dar cercetarea are și o dimensiune pur practică. Acest lucru se datorează faptului că scopul este să ne asigurăm că standardele de siguranță prea restrictive nu limitează activitatea umană în spațiul profund.

Dacă întoarcerea navei spațiale Orion din misiunea Artemis I are succes, detectorii de la ZOHAR și Fantomele HELGA vor reveni în curând la IFJ PAN pentru citirea datelor. Rezultatele preliminare privind dozele de radiații cosmice pe care le-au înregistrat vor fi prezentate de echipa internațională de experimente MARE în primele luni ale anului viitor.

(Fluierul)