Le spectromètre à neutrons actif canadien : Instrument pour détecter le rayonnement dans l'espace en temps réel
Sciences de la santé
Contexte
L'exposition aux rayonnements est l'un des principaux problèmes auxquels sont aux prises les astronautes en mission à la Station spatiale internationale. Le Canada et ses partenaires internationaux planifient des missions à destination de la Lune et, un jour, de Mars, il est donc essentiel d'approfondir nos connaissances sur la question pour protéger la santé des astronautes.
Le Canada possède une grande expertise dans le domaine de la détection des rayonnements à bord de la Station, notamment grâce aux études suivantes.
- MOSFET : Ce dispositif de mesure des rayonnements, mis au point tout d'abord pour les domaines nucléaire et médical, a ensuite été adapté pour une utilisation dans l'espace, ce qui a ouvert la voie à des études ultérieures.
- EVARM : Ce projet a permis de mesurer le rayonnement auquel certaines parties du corps des astronautes étaient exposées lors d'une sortie dans l'espace. Il a aidé à améliorer un détecteur de rayonnement maintenant utilisé dans des centres d'oncologie du monde entier.
- Radi-N et Radi-N2 : Des détecteurs à bulles ont recueilli des données sur les doses de rayonnement neutronique reçues par les astronautes à divers endroits de la Station (des centaines de fois supérieures à celles reçues sur Terre).
Le spectromètre à neutrons actif canadien (CANS) améliore les méthodes précédentes de détection des rayonnements puisqu'il peut fonctionner sans interruption et sans intervention. Les astronautes peuvent ainsi se concentrer sur d'autre travail. Les données obtenues permettront d'élaborer des stratégies efficaces pour protéger les astronautes, les matériaux et les instruments contre les rayonnements.
Objectifs
- Mesurer les doses de rayonnement neutronique à divers endroits de la Station.
- Fournir aux chercheurs au sol des données horodatées sans interruption.
- Libérer les astronautes pour leur permettre de se consacrer à d'autre chose.
L'astronaute de l'Agence spatiale canadienne David Saint-Jacques explique ce qu'est le rayonnement neutronique. (Source : Agence spatiale canadienne)
Retombées sur Terre
Le spectromètre CANS pourrait trouver des applications sur Terre dans divers domaines.
- Traitement du cancer : La protonthérapie est un traitement de pointe contre le cancer. Les médecins utilisent des faisceaux de protons à haute énergie pour cibler les tumeurs. Ce procédé génère des neutrons secondaires (comme ceux présents à la Station). Connaitre la quantité de neutrons produite permettrait d'améliorer la sécurité du personnel médical et des patients.
- Radioprotection du personnel navigant : Le personnel navigant militaire et civil, régulièrement en haute altitude, s'expose au rayonnement neutronique. Le spectromètre CANS peut aider à déterminer les doses auxquelles il est exposé et à développer des matériaux de blindage.
- Détection des menaces nucléaires et sécurité publique : Le spectromètre CANS pourrait servir à mieux détecter les matières produites par des armes nucléaires.
- Recherche en physique nucléaire et en physique des particules : Le spectromètre CANS pourrait être utilisé pour mesurer les neutrons avec plus de précision et à éliminer les interférences causées par d'autres particules.
Déroulement
- Un astronaute place le spectromètre CANS à la Station spatiale internationale là où les chercheurs souhaitent détecter le rayonnement neutronique.
- Un scintillateur de plastique émet de la lumière quand un proton le percute.
- Les données sont collectées en vue de leur transmission vers le sol à intervalles réguliers.
Bubble Technology Industries, l'entreprise canadienne qui développe le spectromètre CANS, tire son nom du détecteur à bulles. L'utilisation de ces petits détecteurs en forme d'éprouvette dans l'espace par les astronautes remonte à plus de 20 ans! Le tube est rempli d'un gel spécial et chaque fois qu'un neutron le percute, une bulle se forme. Les astronautes devaient compter eux-mêmes toutes les bulles avant que soit mis au point un compteur automatique. Le spectromètre CANS fonctionnera de manière autonome, tant pour la collecte que pour la transmission au sol des données, ce qui permettra aux astronautes de se consacrer à d'autre travail.
Conception préliminaire du spectromètre CANS. (Source : Bubble Technology Industries.)
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