Artemis I’nin Yolculuğunda Tuz Kristalleri Radyasyonu İzledi

Artemis I görevi sırasında Orion kapsülünün kovalı koltuklarında oturan insan yoktu. Ancak insan kemiğini ve yumuşak dokusunu taklit etmek amacıyla üretilmiş, aynı zamanda Matroshka AstroRad Radyasyon Deneyi kapsamında bedenleri boyunca yüzlerce radyasyon sensörüyle donatılmış iki antropomorfik manken vardı. Polonya Bilimler Akademisi Nükleer Fizik Enstitüsünden Paweł Bilski’nin liderliğini yaptığı ve Radiation Measurements dergisinde yayımlanan güncel bir çalışma, bu deneyin sonuçlarını, arasında lityumdan üretilen yeni tip uzun süreli pasif radyasyon izleyicisinin çalışması dahil olmak üzere raporluyor.

Derin uzayda radyasyonla uğraşırken bilim insanlarının hem onun miktarını hem de fiziksel niteliğini anlaması gerekir. Dünya‘nın manyetik alanının sınırları dışına çıktıklarında astronotların maruz kaldığı kozmik radyasyon, hızlı hidrojen protonlarından ışık hızına yakın hızla hareket eden ağır kurşun iyonlarına kadar çok geniş bir atom çekirdeği yelpazesini içerir.

Biyologlar bu parçacıklardan gelen potansiyel tehlikeyi, temelde yüklü bir parçacığın maddeye aktarabileceği kinetik enerjinin miktarını gösteren lineer enerji aktarımı olarak adlandırılan bir ölçütle ölçer. Sürpriz olmayan bir şekilde, büyük ağır iyonlar çok kısa bir mesafede büyük miktarda enerji aktarır ve yol boyunca biyolojik yıkım yaratır.

Fraser, astronotların radyasyondan nasıl korunabileceği hakkında konuşuyor.

Derin uzayda bu ağır iyonları izlemek, plastik nükleer dedektörlerin görevidir. Genellikle polialil diglikol karbonat (daha yaygın adıyla CR-39) gibi polimerlerden üretilen bu şeffaf dedektörler, kozmik bir ışın içlerinden geçerken fiziksel yırtıklar oluşturur. Dünya’ya geri getirildikten sonra araştırmacılar, dedektörü birkaç saat boyunca sıcak ve korozif sodyum hidrokside dalarak kazımalıdır. Bu işlem, malzemedeki kazınmış izlerin yerine fiziksel koniler ve çukular oluşturur ve bunlar standart bir mikroskop altında ölçülebilir. Ancak bu aynı zamanda dedektörün okumasının onu yok ettiğini, tehlikeli atık ürettiğini ve uzman emek gerektirdiğini de意味 eder.

Dr. Bilski ve meslektaşları, daha iyi bir alternatif üretebileceklerini düşündüler. Floresan nükleer iz dedektörleri olarak bilinen milimetre boyutunda lityum florür kristallerine yöneldiler. Plastikte fiziksel delikler açmak yerine, parçacıklar lityum florür tuzunun kristal yapısıyla karşılaştıklarında bazı elektronları koparıyor ve kristal örgü yapısının değişmesine neden oluyor. Ve kritik olan, renk merkezi adı verilen kalıcı bir optik kusur oluşturmak.

Sonradan bir lazer mikroskop altında kristal yapından geçirildiğinde, renk merkezleri parçacığın izlediği yol boyunca mavi ışıkta parlıyor. Bu sezgisel olarak mantıklı görünüyor, ancak radyasyon her yönden geldiği derin uzayda, belirli ışınların nereden geldiğini ayırt etmek zorlaşıyor. Mikroskoplar belirli bir derinliğe odaklanmak zorunda – ama aynı zamanda odak düzlemlerinin altından ve üstünden sızan ışığa da maruz kalıyorlar. Yüzeye dik olarak ilerleyen parçacıkları, tek parlak noktalar gibi görünenleri ve sadece yüzeyi sıyıran, daha uzun ve daha soluk bir iz bırakan parçacıkları ayırt etmek zorundalar.

Fraser ve Pamela, uzay radyasyonunu ve astronotlar için ne kadar kötü olduğunu tartışıyor.

Bunu başarmak için araştırmacı, deney sırasında iletilen radyasyonun tam enerji spektrumunu yeniden inşa etmeye çalışan bir matematiksel çerçeve geliştirdi. Yalnızca bir mikrometre kadar ayrılmış mikroskop görüntüleri yığınlarını kullandılar ve izleri kristal yapının tamamı boyunca izlediler. Orta enerji aktarım aralıkları için bu harika işledi – Zohar’ın (mankenlerden biri) yanına yanına yerleştirilen geleneksel plastik dedektörlerle eşleştirebildiler.

Ancak yüksek enerjili aktarımlarda, yeni sensörler ile daha geleneksel plastik olanlar arasında bir uyumsuzluk vardı. Daha yeni sensörler radyasyon dozunu yaklaşık %30 oranında abarttı ve araştırmacılar bu farkın, florür kristalinin kendisine ait nükleer fizikten kaynaklandığını düşünüyor. Bazen yüksek enerjili bir “ikincil nötron” dedektör içindeki lityum çekirdeğine çarptığında, bu lityum atomunu kristal yapısından çıkartabilir. Bu durumda, oluşan bu geri tepme, radyasyon iziyle karılabilecek kendi parlayan izini oluşturur. Bu sorunu aşmak için araştırmacılar, o ikincil tepkimeleri baskılamaya yönelik, lityum-7 içeren bir dizi test kristali kullandı – aslında araştırmacılar, doğal lityum dedektörlerden gelen verileri, tam da bu ikincil tepkime nedeniyle, bilinçli olarak görmezden geldi; lityum-7 knock-on çarpışmalarını durdurmaz, ancak bunları azaltır.

Bu kalibrasyon zorluklarına rağmen, bu makale pasif uzay tabanlı dozimetride ileri bir adım temsil ediyor. Bu, Ay’da uzun süreli kalışlar ve sadece manken değil, gerçek bir astronot taşıyan derin uzay görevlerine doğru genişledikçe giderek daha önemli hale gelecek. Artemis I üzerinde test edilen kristaller, cerrahlara manyetik alanın koruyucu menzilinin ötesinde daha uzun süreler bulunduğunda neyle karşılaştıklarına dair daha iyi bir fikir verecek.

IFJ PAN – Artemis I: Deney dedektörlerinin kristalleri Ay’a yakın radyasyon dozlarını kaydetti

P. Bilski ve ark. – MARE deneyi kapsamında Ay yörüngesinde kozmik radyasyon ölçümleri için LiF floresan nükleer iz dedektörlerinin kullanımı

UT – Uzay Radyasyonu Kanser Biyolojik Zincirini Tetikliyor

UT – Astronotların Ne Kadar Radyasyon Alacağını biliyoruz, Ancak Önlemenin Yolunu Bilmiyoruz