Введение
Миссия Artemis I, состоявшаяся в конце 2022 года, стала важным шагом на пути к возвращению человека на Луну и дальнейшему исследованию космоса. В рамках этой миссии были установлены экспериментальные детекторы радиации, которые смогли предоставить ценную информацию о космическом излучении вблизи Луны.
Измерения радиации с помощью кристаллов
В ходе миссии Artemis I капсула Orion облетела Луну, собирая данные о радиации. Более 10,000 маленьких кристаллов, встроенных в две модели человека, фиксировали дозы космического излучения. В числе этих кристаллов были экспериментальные детекторы на основе фторида лития, разработанные Институтом ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN) в Кракове.
Принцип работы детекторов
Детекторы на основе фторида лития являются пассивными, что означает, что они функционируют подобно фотоплёнке: после облучения кристаллы необходимо анализировать под микроскопом. «Кристаллы, проходя через радиацию, образуют дефекты в своей решетке, которые становятся цветными центрами. Эти центры, будучи возбужденными синим светом, излучают красное свечение, видимое под микроскопом,» — объясняет Павел Бильский из IFJ PAN.
Эксперимент MARE
В рамках эксперимента MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment) в Artemis I было установлено несколько десятков экспериментальных детекторов фторида лития, среди которых были кристаллы, обогащенные изотопом лития-7. Кроме того, учёные из Кракова предоставили около 600 термолюминесцентных детекторов, что значительно увеличило вклад IFJ PAN в исследование.
Сигналы космического излучения
Обычные пассивные трековые детекторы из пластика требуют химической травления перед считыванием, в то время как кристаллы фторида лития не требуют такой обработки. Это позволяет быстро и без особых трудностей анализировать данные. Однако, для получения количественной информации понадобилось разработать сложные методы калибровки результатов.
Сложности анализа данных
Одной из главных проблем является то, что космическое излучение приходит со всех сторон и состоит из различных частиц с широким диапазоном энергий. Это приводит к тому, что треки частиц имеют разные направления. Данные должны были быть откорректированы с учётом этого фактора, чтобы достичь точности в измерениях.
Сравнение с предыдущими экспериментами
По словам Бильского, после применения коррекций результаты, полученные в Artemis I, различались не более чем на 15% с данными, полученными с использованием традиционных трековых детекторов. Более того, были зарегистрированы треки частиц с энергией ниже порогового значения, которое фиксировалось ранее.
Заключение
Миссия Artemis I и использование новейших детекторов радиации предоставили уникальную возможность для изучения космического излучения вблизи Луны. Эти данные не только помогут в подготовке к будущим пилотируемым миссиям, но и углубят наши знания о космосе и воздействии радиации на живые организмы.
