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Étude RaDI-N des neutrons in situ

Au-delà de l'abri que représentent l'atmosphère et la magnétosphère terrestres, des particules hautement chargées sont au cœur d'un bal cosmique. Ces particules-des atomes dépouillés de leurs électrons-sont extrêmement énergétiques et se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière.

Des gouttelettes liquides sont dispersées
dans le gel polymère transparent
des dosimètres à bulles.
(Photo gracieuseté de Bubble Technology Industries)

Collectivement connues sous le nom de rayonnement spatial, certaines de ces particules proviennent des régions les plus éloignées de l'Univers sous forme de rayons cosmiques galactiques, de particules émises lors d'éruptions solaires ou encore de particules piégées dans le champ magnétique de la Terre.

Les astronautes de la Station spatiale internationale (ISS) voyagent en orbite basse, et bénéficient d'une certaine protection assurée par l'atmosphère et la magnétosphère terrestres. Malheureusement, ils demeurent exposés à des doses de rayonnement beaucoup plus fortes que s'ils étaient sur Terre.

Il a été démontré que les neutrons représentent de 10 à 30 % de ce rayonnement. Dans l'espace, ils sont produits lorsque des particules de rayonnement primaire percutent de la matière physique, comme l'ISS, pour se disperser ensuite. Comme les neutrons ne sont pas chargés électriquement, ils sont capables de pénétrer profondément dans les tissus vivants. Ces particules instables sont susceptibles d'endommager l'ADN ou même de le faire muter, ce qui peut entraîner des troubles comme les cataractes ou le cancer. C'est pourquoi il importe d'en savoir plus à leur sujet.

Lecteur de dosimètre

Détecteur à bulles Radi-N

L'étude RaDI-N des neutrons in situ, fruit d'une collaboration entre l'Agence spatiale canadienne et RSC-Energia, a été conçue spécifiquement à cet effet. Bob Thirsk mesurera les concentrations de rayonnement neutronique dans l'ISS lorsqu'il sera à bord de la station dans le cadre de sa mission Expedition 20/21.

L'étude RaDI-N fait appel à des dosimètres à bulles fabriqués par l'entreprise canadienne Bubble Technology Industries. Ces dosimètres détectent uniquement les neutrons et font abstraction de tous les autres types de rayonnement. On a utilisé les dosimètres à bulles dans l'espace pour la première fois en 1989. Depuis, leur usage s'est répandu en raison de leur précision et de leur facilité d'utilisation.

Bob Thirsk placera six de ces instruments, qui ont la taille d'un doigt, à divers endroits dans l'ISS. Chaque dosimètre est rempli d'un gel polymère transparent qui contient des gouttes de liquide. Lorsqu'un neutron frappe le tube du dosimètre, une gouttelette se vaporise, ce qui crée une bulle gazeuse visible dans le polymère. Chaque bulle, qui représente un rayonnement neutronique, est comptabilisée par un lecteur automatique.

Les bulles sont comptées par le
lecteur automatique BDR-III.
(Photo gracieuseté de Bubble Technology Industries)

L'étude RaDI-N fait suite à l'expérience Matroshka-R. Celle-ci utilisait un « fantôme », un dispositif sphérique imitant le corps humain, qui comportait plusieurs dosimètres placés en divers points à l'intérieur et sur le pourtour pour enregistrer la quantité de neutrons reçue par les tissus et les organes en orbite basse terrestre. Les résultats de l'expérience ont indiqué que la quantité de rayonnement absorbée par les organes internes était plus importante que ne l'avaient prévu les scientifiques. Ceux-ci ont émis l'hypothèse que les rayons cosmiques interagissaient avec le fantôme proprement dit, créant ainsi une source secondaire de neutrons.

L'étude RaDI-N viendra enrichir les résultats obtenus lors de l'expérience Matroshka-R en contrôlant l'incidence et la gamme d'énergie des rayons neutroniques dans toute l'ISS. L'équipe RaDI-N espère que ses travaux constitueront une ressource utile qui permettra d'évaluer avec précision les risques que présentent les rayons neutroniques dans l'espace et de réduire ainsi l'exposition des astronautes au rayonnement lors des missions futures.