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 : 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, les neutrons 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 (ASC) et RSC-Energia, a été conçue spécifiquement à cet effet.

L'étude Radi-N a fait appel à des dosimètres à bulles fabriqués par l'entreprise canadienne Bubble Technology Industries. Ces dosimètres ont été conçus pour détecter uniquement les neutrons et faire abstraction de tous les autres types de rayonnement. Les dosimètres à bulles ont été utilisés 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.

Durant la mission Expedition 20/21, l'astronaute de l'ASC Bob Thirsk, a placé six de ces instruments, de la taille d'un doigt, à divers endroits dans l'ISS. Chaque dosimètre était rempli d'un gel polymère transparent qui contenait des gouttes de liquide. Lorsqu'un neutron frappait le tube du dosimètre, une gouttelette se vaporisait, ce qui créait une bulle gazeuse visible dans le polymère. Chaque bulle, correspondant à un rayonnement neutronique, était comptabilisée par un lecteur automatique.

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

L'étude Radi-N est venue 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. Plus précisément, Radi-N a permis de mesurer le spectre neutronique pour la première fois et les résultats ont démontré que 40 % de la dose de rayonnement émanait de neutrons à haute énergie. De plus, les relevés provenant des différents modules de l'ISS ont révélé que certaines zones offraient une meilleure protection contre les neutrons que d'autres. Ces résultats permettront aux scientifiques et aux chercheurs de mieux évaluer les risques associés à l'exposition des humains aux radiations émises par les neutrons dans l'espace.

En 2012 et 2013, le deuxième volet, nommé Radi-N2, sera réalisé à bord de l'ISS. L'étude Radi-N2 copiera son prédécesseur, mais puisqu'elle aura lieu pendant un cycle solaire différent (soit un maximum solaire), elle fournira aux scientifiques un nouvel aperçu quant à la radiation neutronique en orbite terrestre basse.