В статьях специального выпуска журнала Space Weather представлены и количественные данные измерений, выполненных с 2009 года детектором излучения Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation (CRaTER).«Эти данные являются фундаментальной справочной информацией о радиационных опасностях в околоземном« геокосмическом пространстве », вплоть до Марса и других регионов обширной гелиосферы нашего Солнца», — говорит главный исследователь CRaTER Натан Швадрон из Института изучения Земли, океанов и космоса при ООН. (EOS).Космическая среда представляет значительные риски как для людей, так и для спутников из-за вредного излучения галактических космических лучей и частиц солнечной энергии, которые могут легко проникнуть через обычную защиту и повредить электронику.
Когда это излучение поражает биологические клетки, это может вызвать повышенный риск рака.До того, как CRaTER провел долгосрочные измерения радиации с использованием материала, называемого «тканеэквивалентный пластик» — заменителя человеческих мышц, способного измерять дозу радиации — эти опасности не были достаточно хорошо охарактеризованы, чтобы определить, возможны ли длительные миссии за пределами низкого уровня Выход на околоземную орбиту возможен с приемлемым риском.Основополагающие измерения CRaTER теперь предоставляют количественные данные о радиационной опасности с лунной орбиты и могут использоваться для расчета доз радиации от дальнего космоса до высоты полета. Эти данные будут иметь решающее значение для разработки методов защиты от доз космического излучения.
Измерения также сыграли жизненно важную роль в усилиях ученых-космонавтов UNH по разработке как первого веб-инструмента для предсказания и прогнозирования радиационной среды в околоземном, лунном и марсианском космическом пространстве, так и детектора космического излучения, обладающего беспрецедентными характеристиками. возможности.Инструмент предсказания / прогнозирования в режиме, близком к реальному времени, известный как PREDICCS, впервые объединяет численные модели космического излучения и множество измерений в реальном времени, выполняемых спутниками, которые в настоящее время находятся в космосе. Он предоставляет обновления радиационной обстановки на ежечасной основе и архивирует данные еженедельно, ежемесячно и ежегодно — историческая запись, которая дает четкую картину того, когда достигается безопасный предел дозы радиации для кожи или кроветворных органов, например .CRaTER предлагает возможность проверить способность PREDICCS точно описывать лунную радиационную среду. В специальном выпуске «Космическая погода» сравниваются мощности дозы, произведенные PREDICCS, с дозами, измеренными CRaTER во время трех крупных событий, связанных с частицами солнечной энергии, которые произошли в 2012 году.
Детектор, разработанный в UNH, известный как DoSEN, сокращение от Dose Spectra from Energy Particles and Neutron, измеряет и рассчитывает поглощенную дозу в веществе и тканях в результате воздействия косвенного и прямого ионизирующего излучения, которое может изменять клетки на атомном уровне и привести к непоправимому ущербу. Швадрон является ведущим ученым в проектах PREDICCS и DoSEN.«DoSEN — это инновационная концепция, которая приведет к новому поколению радиационных детекторов или дозиметров, которые помогут понять опасности, создаваемые радиационной средой космоса», — говорит Швадрон. «Способность точно понимать эти опасности будет иметь решающее значение для защиты астронавтов, отправляемых за пределы низкой околоземной орбиты в длительных космических полетах».
DoSEN сочетает в себе две передовые, взаимодополняющие концепции обнаружения излучения, которые обладают фундаментальными преимуществами по сравнению с традиционной дозиметрией. Дозиметр измеряет как энергию, так и распределение заряда энергичных частиц, которые влияют на здоровье человека и роботов таким образом, который в настоящее время невозможен с использованием современных технологий. Протоны, тяжелые ионы и нейтроны вносят значительный вклад в радиационную опасность.«Понимание того, как различные частицы, такие как нейтроны и тяжелые ионы, представляют опасность, будет чрезвычайно важно для полной характеристики типов окружающей среды, в которой мы будем работать», — говорит Швадрон. «Например, на Луне существуют дополнительные опасности от нейтронов, которые создаются высокоэнергетическим излучением, взаимодействующим в лунном грунте и исходящим от поверхности».
Этот «обратный свет» протонов, обнаруженный CRaTER и известный как «альбедо» излучения Луны, вызван частичным отражением галактических космических лучей от поверхности Луны. Это создает удивительный один-два удара смертельной радиации, а также может использоваться, чтобы заглядывать под поверхность Луны, как геологический зонд.
Как говорит Харлан Спенс, заместитель ведущего научного сотрудника CRaTER и директор EOS: «До сих пор у людей не было« глаз », необходимых для того, чтобы видеть эту конкретную популяцию частиц. Благодаря CRaTER у нас просто есть правильный фокус, чтобы делать эти открытия. "