In een ruimtevaartuig, om zowel de bemanning als de elektronica te beschermen tegen straling, het is verplicht om te investeren in effectieve stralingsmonitoringsystemen. Het internationale ruimtestation (ISS), net als de Large Hadron Collider bij CERN, is een complexe stralingsomgeving die op maat gemaakte dosimetrie-apparaten vereist. Op glasvezel gebaseerde technologieën kunnen zowel gedistribueerde als puntstralingsdosismetingen met hoge precisie leveren.

Op 18 augustus, ESA-astronaut Thomas Pesquet activeerde het Lumina-experiment in het ISS als onderdeel van de ALPHA-missie. Ontwikkeld onder coördinatie van het Franse ruimteagentschap, CNES, en met de betrokkenheid van CERN, het Laboratoire Hubert Curien aan de Université Jean-Monnet-Saint-Étienne, en iXblue, dit project gebruikt twee enkele kilometers lange optische vezels als actieve dosimeters om ioniserende straling in het ISS met een zeer hoge gevoeligheid te meten.

Daniël Ricci, leider van de sectie Fiber Optics van de afdeling Engineering van CERN, legt uit:"Bij blootstelling aan de stralingsomgeving van de ruimte, de optische vezels ervaren een gedeeltelijk verlies van uitgezonden vermogen, die we stralingsgeïnduceerde verzwakking noemen." Diego Di Francesca, projectleider glasvezeldosimetrie in het team, beschrijft in detail hoe de dosismeter werkt:"Met behulp van een referentiecontrolekanaal, de stralingsgeïnduceerde demping van sommige speciale optische vezels kan nauwkeurig worden gemeten en in verband worden gebracht met de totale ioniserende dosis. De gevoeligheid van het apparaat wordt meestal bepaald door de lengte van de vezel. Afhankelijk van het ontwerp van de dosismeter, hoe langer de optische vezeldosismeter, hoe gevoeliger het is."

Om door straling veroorzaakte schade aan de elektronica in de versnellers te voorkomen, CERN werkt al zes jaar met stralingssensoren op basis van optische vezels. Voortbouwend op deze ervaring, CERN heeft een technische bijdrage geleverd aan Lumina door te helpen met de theoretische analyse van de geoptimaliseerde architectuur van de dosimeters en door de bestralingstests met lage en hoge dosis uit te voeren die nodig zijn om het instrument te kalibreren. Zodra het experiment volledig is geïnstalleerd door Thomas Pesquet, CERN zal ook bijdragen aan de analyse van de grond- en vluchtgegevens van het experiment gedurende de één tot vijf jaar dat het experiment wordt uitgevoerd.

"Een uitdaging van Lumina is om gevoelig genoeg te zijn om lage stralingssnelheidsvariaties te meten, gezien de afscherming van de ISS-schaal. De kalibratie uitgevoerd bij CERN, op een grondreferentiemodel, stelt ons in staat om de metingen na te verwerken en leidt tot nauwkeurige resultaten, " legt Florence Clément uit, projectmanager van het Lumina-experiment bij CNES/CADMOS. "We zijn ervan overtuigd dat het ISS slechts een eerste stap is voor glasvezeldosismeters naarmate we verder de ruimte in gaan. Naarmate we verder van de aarde weggaan, de stralingsniveaus stijgen, en dat geldt ook voor de behoefte aan betrouwbare dosisbewaking."

Door bij te dragen aan dit experiment, CERN blijft zijn toegevoegde waarde voor de ruimtevaartsector bewijzen. "Deze gezamenlijke ervaring in de ruimte is een belangrijk resultaat van de raamovereenkomst voor samenwerking die enkele jaren geleden tussen CERN en CNES is gesloten, met speciale aandacht voor stralingsproblemen, " benadrukt Enrico Chesta, Aerospace Applications Coördinator in de Knowledge Transfer-groep van CERN. "Om stralingsschade aan elektronica te monitoren, CERN heeft instrumenten ontwikkeld die ook op satellieten kunnen worden gebruikt. Op het gebied van bestralingstests, onze unieke technische faciliteiten zijn in staat om een ​​verscheidenheid aan omgevingen te reproduceren die representatief zijn voor de meest extreme stralingsruimte-omstandigheden."