Mesure du rayonnement spatial par dosimètres à bulles
Objectif
Un dosimètre à bulles est un détecteur de rayonnement qui peut être utilisé pour mesurer l'ampleur de l'activité neutronique. Les neutrons constituent 30 % du rayonnement auquel sont exposés les astronautes dans l'espace. Ces neutrons se forment lorsque les protons interagissent avec le blindage des engins spatiaux. Le Groupe de médecine spatiale opérationnelle (MSO) de l'Agence spatiale canadienne (ASC) travaille à mettre au point un détecteur personnel qui met à profit la technologie canadienne du dosimètre à bulles et qui pourrait être utilisé dans l'espace pour améliorer notre capacité à surveiller l'exposition des astronautes au rayonnement neutronique lors de leurs missions spatiales.
Deux dosimètres à bulles. Celui de droite a été exposé à des neutrons. (Source : Bubble Technology Industries Inc.)
Contexte
Les dosimètres à bulles ont la taille et la forme d'une éprouvette ou d'un doigt humain. Ils contiennent une substance renfermant des gouttelettes liquides microscopiques. Lorsque les neutrons entrent en collision avec ces gouttelettes, de petites bulles de gaz emprisonné se forment immédiatement. Ces dernières peuvent d'ailleurs être dénombrées visuellement ou à l'aide d'un module de lecture. Le nombre de bulles visibles indique l'intensité du rayonnement neutronique auquel le détecteur est soumis. Il suffit de comprimer à nouveau les bulles de gaz pour pouvoir réutiliser le détecteur.
C'est l'entreprise canadienne Bubble Technology Industries Inc. (BTI) qui a, à l'origine, conçu le dosimètre à bulles pour le compte de l'industrie de l'énergie nucléaire. En 1988, l'ASC a demandé à BTI de mettre au point des dosimètres à bulles qui permettraient de détecter le rayonnement neutronique dans l'espace. En 1989, ces dispositifs étaient utilisés pour la première fois dans l'espace afin de mesurer le rayonnement à bord du satellite russe Bion-9. Depuis, les dosimètres à bulles ont été utilisés à bord d'autres véhicules spatiaux, dont la station spatiale russe Mir et la navette spatiale américaine.
Illustration du fonctionnement d'un dosimètre à bulles. (Source : Bubble Technology Industry Inc.)
Description du projet
Le Groupe de médecine spatiale opérationnelle de l'ASC travaille en collaboration avec BTI au développement d'un système complet de détection des neutrons qui pourrait être utilisé par les astronautes dans l'espace pour mesurer les doses de rayonnement absorbées par les organes humains ou des zones précises. Le système comprend un dosimètre à bulles et un dispositif de lecture des données, communément appelé mini-lecteur. Ce dernier est présentement mis au point en collaboration avec le Centre scientifique national de l'Institut de recherche sur les problèmes biomédicaux (IBMP) de l'Académie des sciences de Russie et la société Rocket Space Corporation Energia (RSC-Energia) (en anglais seulement). Ce système sera utilisé pour la première fois dans l'espace dans le cadre de l'expérience Matroshka-R, réalisée entre 2005 et 2008 à bord du segment russe de la Station spatiale internationale (SSI).
L'expérience Matroshka-R permettra d'évaluer les doses de rayonnement qui sont absorbées par les organes humains internes lors des séjours spatiaux. Pour ce faire, l'expérience mise sur un fantôme, un dispositif sphérique imitant le corps humain et composé d'un matériau semblable aux tissus humains. Des dosimètres à bulles seront installés en divers points à l'intérieur du fantôme. Des cosmonautes récupéreront les détecteurs à intervalles fixes afin de déterminer leur degré d'exposition au rayonnement ionisant à l'aide du mini-lecteur. Ce dernier fournira une mesure des doses de rayonnement absorbées au cours d'un intervalle donné, ainsi qu'une mesure de la dose totale absorbée depuis le début de la mission.
Ce système permettra aux astronautes de mesurer avec exactitude leur exposition au rayonnement neutronique lors de leurs missions spatiales. Toutes les données relatives au rayonnement spatial peuvent être stockées sur un support électronique et être immédiatement transmises au sol pour une analyse plus poussée.
Dosimètre à bulles (coin supérieur droit) inséré dans le mini-lecteur. (Source : BTI.)
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