Миссия NASA Artemis I выявила неожиданные уровни радиации вблизи Луны
Экспериментальные детекторы на борту Orion показали, что радиация у Луны выше, чем на низкой околоземной орбите, но разница меньше ожидаемой, а новые данные уточняют воздействие космических частиц на тело человека
Short Summary
В ходе непилотируемой миссии NASA Artemis I в конце ноября — начале декабря 2022 года корабль Orion совершил полёт вокруг Луны с двумя антропоморфными манекенами, внутрь которых были встроены более 10 тысяч крошечных кристаллов, включая несколько десятков экспериментальных детекторов из фторида лития, созданных в Институте ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN). Учёные описали новый метод анализа накопленной в кристаллах информации и опубликовали результаты в журнале Radiation Measurements; предварительные измерения позволяют сравнить космическую радиацию вблизи Луны и на низкой околоземной орбите.
Детекторы из фторида лития пассивны и работают подобно фотоплёнке: заряженные частицы создают в кристалле дефекты — цветовые центры, которые после облучения синим светом светятся красным, а треки частиц анализируются под микроскопом. В рамках эксперимента MARE такие детекторы вместе с почти 600 термолюминесцентными кристаллами IFJ PAN находились внутри манекенов; в отличие от традиционных пластиковых трековых детекторов, фторид лития не требует химического травления. Сложность состояла в калибровке: космическая радиация приходит со всех сторон, включает разные частицы и энергии, а наклонные треки и фоновое свечение искажают измерения; после поправок и разработки программного обеспечения результаты различались с обычными трековыми детекторами не более чем на 15 % и позволили зарегистрировать события ниже их порога.
Сравнение с экспериментом MATROSHKA на МКС показало, что на станции значительный вклад давали низкоэнергетические протоны, захваченные в радиационных поясах Ван Аллена, создавая неравномерную дозу по глубине тела. Вблизи Луны этих поясов нет, поэтому преобладает галактическое излучение высоких энергий, которое проходит через всё тело и оставляет почти равномерную дозу; при этом суммарная радиация у Луны выше, чем на низкой околоземной орбите, но разница меньше, чем можно было бы интуитивно ожидать. Компактные детекторы размером в миллиметры можно носить на теле, они дают более чёткие треки, чувствительны к разным частицам и, при обогащении литием-6, к нейтронам, что делает их перспективными для мониторинга радиации и защиты будущих экипажей.
Масштаб эксперимента MARE
На Orion в двух манекенах разместили более 10 тысяч кристаллов; IFJ PAN предоставил несколько десятков детекторов из фторида лития и почти 600 термолюминесцентных детекторов
Метод анализа треков
Детекторы из фторида лития работают как пассивная фотоплёнка и не требуют химического травления; после поправок и разработки программного обеспечения их результаты отличались от обычных трековых детекторов не более чем на 15 %, а также фиксировали события ниже прежнего порога
Радиация у Луны
Суммарная доза вблизи Луны выше, чем на низкой околоземной орбите, из-за галактических космических лучей, но разница меньше ожидаемой, поскольку на орбите Земли большой вклад дают низкоэнергетические протоны поясов Ван Аллена
Распределение дозы и перспективы
Высокоэнергетические галактические частицы проходят через всё тело, поэтому доза в манекенах распределялась почти равномерно, в отличие от МКС; миллиметровые детекторы можно носить, они чувствительны к разным частицам и нейтронам и полезны для будущих лунных миссий
Text generated using AI
