Een van de belangrijkste gezondheidsproblemen van wonen en werken in de ruimte is de langdurige blootstelling aan hoge stralingsniveaus. NASA-wetenschappers hebben een nieuw apparaat ontwikkeld om de stralingsblootstelling aan neutronen te monitoren en testen het op het internationale ruimtestation.

Gelanceerd op de vijfde Orbital ATK-bevoorradingsmissie naar het station, de snelle neutronenspectrometer is ontworpen om de energie van neutronen te detecteren en te meten, waarvan bekend is dat ze specifiek schadelijk zijn voor de mens. Het begrijpen van neutronenstraling zal helpen om bemanningen veilig te houden wanneer NASA mensen naar Mars stuurt.

"Er zijn meerdere soorten straling in de ruimte, " zei Mark Christl, teamleider voor de studie bij NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama. "Hoewel er al geavanceerde instrumenten zijn om gammastraling te detecteren die wordt geproduceerd door supernova's of zwarte gaten, Röntgenstralen en andere geladen deeltjes, we hadden een manier nodig om neutronenstraling te detecteren en te meten om de impact op de menselijke biologie te kwantificeren. Neutronendetectietechnieken hebben niet dezelfde sprong in technologische vooruitgang gezien."

Neutronenstraling ontstaat wanneer de hoogenergetische deeltjes van onze zon en buiten ons zonnestelsel interageren met andere deeltjes of materie, zoals een ruimtevaartuig of een planetair oppervlak. Maar deze neutronen zijn slechts ongeveer 13 minuten levensvatbaar voordat ze vervallen tot geladen deeltjes.

"Als ze meer dan 13 minuten bij je vandaan zijn, het is niet echt een probleem, Christl zei. "Als je in een capsule bent of op het oppervlak van een planeet met weinig of geen magnetisch veld of atmosfeer, je kunt mogelijk bedekt zijn met een neutronenveld."

De snelle neutronenspectrometer is voornamelijk een passief hulpmiddel, wachten tot neutronen erop inslaan. Het bestaat uit een aluminium behuizing met een plastic scintillator die het neutron vertraagt ​​wanneer het het apparaat raakt, en glasscintillatorvezels die de neutronen absorberen en de energie opnieuw uitzenden in de vorm van licht. Deze geavanceerde versie levert twee verschillende meetsignalen:de eerste om de energie te meten en de tweede om te bevestigen dat er een neutron is gedetecteerd in plaats van een ander soort deeltje. De standaard, volledig plastic apparaten kunnen de verschillen tussen deze signalen niet duidelijk bepalen.

"Detectoren voor andere stralingstypes worden al in veel industrieën gebruikt, "zei Christl. "Ze worden gebruikt in deeltjesversnellers voor wetenschappelijk onderzoek, de olie-industrie of het medische veld om de blootstelling aan straling te meten. Wetenschappers hebben gewerkt aan opmerkelijke vooruitgang in deze detectoren, maar neutronenstralingsdetectoren hebben dat soort aandacht niet gekregen. Bij NASA, we zagen dit als een kans om een ​​probleem aan te pakken dat onze astronauten zullen hebben als ze langere reizen in ons zonnestelsel maken."

NASA-astronaut Shane Kimbrough installeerde het apparaat op 2 december op het ruimtestation 2016. Sindsdien het is verplaatst naar verschillende locaties in het interieur van het station en bevindt zich momenteel in de Node 1-module. De Fast Neutron Spectrometer zal zes maanden lang op neutronen controleren, het verzenden van gegevens voor eventuele neutronenaanvallen naar een laptopcomputer op het station. Die gegevens worden dagelijks gedownload voor verwerking en analyse door het Marshall-team.

Het apparaat is getest en gekalibreerd bij deeltjesversnellers en met behulp van andere radioactieve bronnen op aarde. Als de techniek is geverifieerd, Christl hoopt dat het kan worden gebruikt bij toekomstige missies om te bepalen wanneer - en hoeveel - de neutronen bijdragen aan de straling die wordt geabsorbeerd door een bemanning van ruimtereizigers. Hoewel de stralingsomgeving van het ruimtestation niet wordt beschouwd als "deep space, " de spectrometer is een nieuwe mogelijkheid die klaar is voor validatie in een ruimteomgeving.

Het project is een samenwerking binnen het agentschap. Een team van NASA's Langley Research Center in Hampton, Virginia, onderzoekt de acties die bemanningsleden kunnen ondernemen als ze worden gewaarschuwd voor een naderende stralingsgolf van een zonne-uitbarsting, simulaties uitvoeren en manieren bedenken om de inhoud van een ruimtevaartuig te herschikken om de afscherming te vergroten. Een ander team in het Johnson Space Center van NASA in Houston bevordert de detectie van geladen deeltjes.

"Er is een serieuze noodzaak om de stralingsdosis die de bemanning ontvangt te controleren, Christl zei. "We gebruiken verschillende technieken voor geladen deeltjes en neutronen en we zullen de dosis van beide moeten weten om te weten hoeveel straling de astronauten ontvangen. Deze stralingsdetectoren kunnen missies dwingen om halverwege de stroom te veranderen, maar het zal helpen om onze astronauten veilig te houden."