NASA新型分光仪将帮助未来宇航员应对宇宙辐射

更新时间:2019-06-18

  在太空中生活和工作最主要的健康担忧之一即是长期暴露在高辐射的环境中。NASA的科学家们已经开发出了一套新的装置来监测暴露在中子中的辐射,并且正在国际空间站中测试该装置。

  高速中子分光仪在第五次ATK轨道补给任务中被发射到空间站,设计宗旨是探测和测量对人类十分有害的中子的能量。理解中子辐射将有助于NASA把人类送上火星的时候确保宇航员的安全。

  这支科学家和工程师组成的队伍在位于阿拉巴马州亨兹维尔市的NASA马歇尔太空飞行中心设计并建造了高速中子分光仪,目前他们集结装备,之后这些装备将运往休斯敦加工以备发射。

  “宇宙中有各种各样的辐射,”Mark Christl,NASA马歇尔太空飞行中心该课题的带头人表示。“目前经有先进的仪器来探测超新星或黑洞产生的伽马射线,X光和其他带电粒子,我们需要一种方法来探测和测量中子辐射,以量化其对人体生物学的影响。中子探测技术目前还没有出现像其它技术领域一样的飞跃。

  这张图片展示了一种小玻璃闪烁体纤维,这种材料可以使中子探测器更有效。在太空中使用的时候,它将记录下宇航员暴露在即将到达的宇宙辐射中的状况。

  来自太阳和太阳系之外的高能量粒子与其它微粒和物质,例如一架航天飞机或者一个行星的表面,发生相互作用时会产生中子辐射。但是这些中子在它们衰退成带电微粒前只能存在大概13分钟。

  “如果它们距离你在13分钟的路程之外,这并不是个问题,”Christl表示。“如果你在太空舱中或者在一个行星的表面,只有微量或者根本没有磁场或者大气层,你很有可能会被一个中子辐射场覆盖。”

  高速中子分光仪主要是一个被动的工具,等着中子来撞击。分光仪的外壳是铝制的,配备一个塑料的闪烁器来使击中分光仪的中子速度降低,还有玻璃闪烁体纤维用来吸收中子并且以光的形式重新发出能量。这个高级装置为测量提供了两种清晰的信号——第一种用于测量中子的能量,第二种用于确认被探测到的是中子而不是另一种其它粒子。原来的标准全塑料装置无法清楚地分辨这些信号的差别。

  “检测其它类型辐射的探测器已经被应用在很多领域,”Christl表示。“这些探测器被用在科学研究的粒子加速器中,还被用在石油产业和医疗领域来测量辐射暴露。科学家们一直在对这些探测器进行改进,并取得了显著成果,但是中子辐射探测器还没有受到这样的关注。五点来料彩霸王综合料,在NASA,我们把这视为一个解决问题的机会,我们的宇航员在太阳系中继续历经更长的旅程时必将面临这些问题。”

  正如图片中间所示,该高速中子分光仪将帮助人们在太空中精确探测到中子。这些中子对人类是有潜在危害的。

  NASA宇航员Shane Kimbrough在2016年12月2日将这个装置安装在国际空间站上。从那以后,它被转移到空间站内部的不同地方,目前,它“居住”在Node 1模块中。该高速中子分光仪将监测中子六个月,只要有中子撞击就会将数据传送到空间站的笔记本电脑上。那些数据将会被在马歇尔的团队每天下载来加工和分析。

  该装置放置在中子加速器中,通过使用地球上其它放射性资源来测试和校准。如果这项技术验证成功,Christl希望可以在将来的任务中用其确定宇航员们吸收中子辐射的时间和数量。尽管空间站的辐射环境还无法与“外太空”相提并论,然而该分光仪已经具备了在空间环境中进行验证的新能力。

  该项目是NASA内部共同努力的结果。弗吉尼亚州汉普顿市NASA兰利研究中心的一支团队正在研究如果宇航员们收到警报,显示来自太阳爆发的辐射波正在靠近时,他们可能采取的行动,模拟可能出现的场景并设法重置宇宙飞船装载的内容容量来提升飞船的防护。另一支在休斯敦NASA约翰逊空间中心的团队正在改进对带电粒子的探测。

  有必要监测宇航员所受到的辐射量,”Christl 表示。“我们使用不同的技术来探测带电粒子和中子,并且我们需要知道两种微粒的量有多少,以此来了解宇航员接收到的辐射量。这些辐射探测器可能会迫使任务在中途发生改变,但这会有助于确保我们宇航员的安全。”(翻译:施恺 校核:王索)返回搜狐,查看更多



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