211service.com
Przenośne detektory promieniowania wielkości dłoni
Naukowcy z Narodowego Kosmicznego Instytutu Badań Biomedycznych ( NSBRI ) i Akademii Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych ( WARGA ) opracowali nowatorski detektor promieniowania do wykorzystania podczas misji kosmicznych, zwłaszcza na Księżyc i Marsa, gdzie poziomy energii są niebezpieczne i szacuje się przybliżone dawki. Urządzenie, zwane mikrodozymetrem, jest małe i ma małą moc i może mierzyć poziom promieniowania atmosferycznego w czasie rzeczywistym.
Narażone na promieniowanie : Przyrząd mikrodozymetru składa się z czujnika składającego się z maleńkich komórek, z których każda nazywa się detektorem jednodiodowym, o wymiarach 10 na 10 na 2 mikrony – wielkości krwinki czerwonej. Komórki mierzą poziom promieniowania w atmosferze ilością maleńkich cząstek energii osadzanych w każdej komórce. Gromadzone przez nich dane mogą być rejestrowane i oceniane w czasie rzeczywistym.
Naprawdę wykorzystujemy istniejącą technologię i popychamy ją do nowych granic, aby móc ją zastosować tam, gdzie nigdy wcześniej nie była stosowana, mówi Vince Pisacane, naukowiec z zespołu ds. rozwoju technologii NSBRI, profesor inżynierii kosmicznej w USNA. główny badacz w tej sprawie projekt . Używając krzemowego urządzenia własnego zespołu jako podstawowego czujnika, Pisacane ma nadzieję osiągnąć dokładność niezbędną do oszacowania narażenia ludzi na promieniowanie w kosmosie. Mówi, że bardzo ważne jest [dla ludzkiego zdrowia], aby było ono tak precyzyjne, jak to tylko możliwe.
Ponieważ Apollo misje, NASA używała różnych detektorów promieniowania podczas każdej misji; większość z tych detektorów została oparta na jednym elemencie sprzętu: dozymetrze. To urządzenie, wciąż najdokładniejsze narzędzie używane przez osoby regularnie narażone na promieniowanie w swojej pracy, mierzy łączną skumulowaną ilość narażenia na promieniowanie i może mieć postać plakietki, tuby wielkości długopisu lub cyfrowego odczytu. Ale urządzenie, choć bardzo trwałe i przenośne, dokonuje pomiarów narażenia na promieniowanie dopiero po fakcie, więc dawki promieniowania, jakie otrzymują astronauci w kosmosie, nie są znane, dopóki nie wrócą na Ziemię.
W zakresie, w jakim eksploracja kosmosu obejmuje misje załogowe, potrzeba lepszego wykrywania promieniowania jest pilna. W ciągu zaledwie jednego lub dwóch dni na powierzchni Księżyca astronauci mogą otrzymać do 600 razy więcej promieniowania niż człowiek na Ziemi w ciągu roku, wyjaśnia Ann Kennedy , Richard Chamberlain Profesor Badań Onkologicznych i profesor na Wydziale Radioterapii Onkologicznej University of Pennsylvania School of Medicine. Najbardziej niepokojący jest rozbłysk słoneczny lub zjawisko cząstek słonecznych, które mogą wystąpić bez ostrzeżenia ze strony cząstek emitujących duże ilości słońca, co prowadzi do wysokich dawek dla astronautów, wyjaśnia. Skutki narażenia na ekstremalne promieniowanie mogą być poważne: wymioty, rumień (zaczerwienienie skóry), nowotwór, białaczka, a nawet śmierć.
Aby zbudować narzędzie, które może pomóc astronautom uniknąć takich skutków, zespół Pisacane wykorzystał główną ideę dozymetru – czyli pomiaru całkowitej ilości narażenia na promieniowanie – ale mierzy on nie tylko skumulowaną ilość promieniowania, które otrzymuje organizm: to także mierzenie skumulowanej ilości, którą otrzymuje każda komórka w ciele. Badając promieniowanie w skali mikroskopowej, naukowcy mają nadzieję lepiej zrozumieć wpływ promieniowania na komórki.
Mikrodozymetr, który jest wielkości paczki papierosów, zawiera szereg komórek wykonanych z krzemu, z których każda ma zwykle wielkość czerwonej krwinki i jest ułożona na tablicy elektronicznej jak kwadraty na szachownicy. Każda komórka stale rejestruje ilość osadzanych małych cząstek energii. Niektóre cząstki będą deponować więcej energii i inne typy niż inne. Patrząc na te dane, naukowcy mogą stworzyć widmo energetyczne, które pozwoli im zmierzyć zakres energii i wartości, które mogą osadzać się w ludzkim ciele.
Co więcej, system jest, jak to określa Pisacane, aktywnym i może dokonywać pomiarów poziomu promieniowania w czasie rzeczywistym, natychmiast ostrzegając astronautów, jeśli są zagrożeni. Kombinezony kosmiczne i statki kosmiczne wyposażone w czujniki mikrodozymetryczne mogą pomóc astronautom w podejmowaniu działań ochronnych na początku zwiększonego promieniowania.
Ale zanim urządzenie będzie gotowe do misji załogowych, przez około pięć lat będzie testowane na wielu satelitach. Pisacane ma nadzieję, że z każdą podróżą urządzenie – które jest zasilane bateriami AA i zużywa tylko jeden wat podczas ciągłego zbierania danych – będzie stawało się jeszcze mniejsze, zużywając mniej energii i zwiększając niezawodność. Mikrodozymetr wyruszy w swoją pierwszą podróż w kosmos 8 marca, kiedy zostanie umieszczony na platformie startowej STP-1, jako eksperyment na MidSTAR satelita zbudowany przez USNA. Satelita będzie zawierał trzy czujniki mikrodozymetrowe, jeden zewnętrzny i dwa wewnętrzne, z których jeden będzie pokryty polietylenem, substancją o przepuszczalności zbliżonej do ludzkiej tkanki, dzięki czemu może symulować wpływ promieniowania na organizm człowieka. Wszystkie trzy czujniki zostaną podłączone do elektronicznego modułu wyjściowego, który będzie zbierać i przechowywać dane do transmisji na ziemię.
Głównym wyzwaniem przy tworzeniu jednego z tych urządzeń jest zapewnienie jego dokładności. Jest wiele elementów, które składają się na to, aby to działało, mówi Pisacane, i wszystko to musi być zaprojektowane, części muszą być wyprodukowane, musimy zidentyfikować komponenty elektryczne i umieścić je na płycie – niektóre z nich są tak małe, że prawie ich nie widzę.
Rzeczywiście, rzeczy, które musisz zrobić, aby opracować bardzo małe, o niskiej masie i zużywające mało energii urządzenia do lotów kosmicznych, są wyjątkowo trudne, wyjaśnia Cary Zeitlin, naukowiec z Laboratorium Narodowego im. Lawrence'a Berkeleya i były główny badacz. Eksperymentu Promieniowania Marsa ( MARIE ). Projekt MARIE, finansowany przez NASA, zbudował teleskop cząsteczkowy do pomiaru poziomu promieniowania na Marsie i został wysłany na pokład Odyseja do testów w 2001 roku. Chociaż technologia miała problemy ze sprzętem po dużym zdarzeniu słonecznym, była w stanie zebrać informacje o dawkowaniu i była początkowym krokiem w wysiłkach wykrywania na Marsie. Zespół Pisacane'a robi wariację na temat standardowego dozymetru i jest to nowy sposób pomiaru dawek promieniowania, który moim zdaniem jest nowatorskim zastosowaniem, mówi Zeitlin.
Choć niezwykle ważny dla załogowych misji kosmicznych, mikrodozymetr ma mieć również zastosowania na Ziemi. Może pomóc ludziom, którzy pracują z energią jądrową, ze związkami jądrowymi, w zastosowaniach medycznych i przemysłowych oraz w tych obszarach, w których ważna jest znajomość poziomów promieniowania, mówi Jay Buckey , kierownik zespołu NSBRI Technology Development Team i profesor medycyny w Dartmouth Medical School. Ta technologia jest doskonałym i bardzo wartościowym sposobem śledzenia narażenia na promieniowanie i ulepszenia tego, co mamy teraz, mówi.