Új sugárzásmérő az űrállomáson

Júliusban a Dragon teherűrhajóval az ESA újfajta sugárzásmérőt küldött a Nemzetközi Űrállomásra. Az eszközt Thomas Pesquet francia ESA-űrhajós novemberben kezdődő küldetése alatt próbálják ki.

A Nemzetközi Űrállomás sugárveszélyes munkahelynek tekinthető, ezért fontos, hogy az űrhajósok szervezetét érő sugárzást rendszeresen és azonnal kiértékelhető módon mérjék, illetve űrhajós pályafutásuk során az összesített dózist a biztonságos határértéken belül tartsák. Az eddig az ISS-en használt dózismérők – mint például a magyar Pille – passzívak, a sugárzási környezet alaposabb megismeréséhez azonban most aktív dózismérőt fejlesztettek ki, amelyik szinte azonnali információt ad az eszköz viselőjének a szervezetét érő sugárzás erősségéről. Ugyanakkor az új berendezés elég érzékeny ahhoz, hogy különbséget tegyen a sugárzások különböző típusai között, vagyis az eszköz különbséget tesz a Napból eredő, illetve a Tejútrendszer távolabbi részeiről érkező, nagy energiájú galaktikus kozmikus sugárzás között. Utóbbi ellen különösen nehéz védekezni, mert a nagy energiájú részecskék a védelmet nyújtó falba csapódva másodlagos részecskéket keltenek, ráadásul minél vastagabb a védőfal, annál többet.

Az ESA SSA programjának meglehetősen vázlatos ábrája a világűrben jelen lévő sugárzásokról és azoknak a műholdakra gyakorolt hatásáról. (Kép: ESA SSA)

Emellett Ulrich Straube, az Európai Űrhajós Központ radiológusa az új eszköz előnyeként említi, hogy „a hagyományos passzív dózismérőket csak az esemény után, földi, laboratóriumi körülmények között lehet kiolvasni”. Az állítás a mérési eljárások egy része – például az MTA Energiatudományi Kutatóközpontban (MTA EK) korábban készített, és az ISS-en többször is használt fóliás sugárzásmérők – esetében kétségtelenül igaz, más eszközök – például az ugyancsak az MTA EK-ban készített Pille – viszont a fedélzeten azonnal kiolvashatók.

Az EuCPAD doziméter-rendszer személyi egységei. (Kép: ESA)

Az új európai személyi aktív dózismérő rendszer (EuCPAD, European Crew Personal Active Dosimeter) hordható, tehát a ruházaton rögzíthető egységekből, illetve egy központi tároló, akkutöltő és adattovábbító egységből áll. A mobil egységet Andreas Mogensen dán űrhajós tavaly szeptemberben tíznapos küldetése közben már kipróbálta. Az eszköz a starttól folyamatosan mérte a sugárzás szintjét, ez volt az első ilyen valós idejű mérés. A rendszer üzembe állításának következő lépése történt meg júliusban, amikor a Dragon teherűrhajó (CRS–9) felvitte az ISS-re a rendszer központi egységét, amellyel az adatokat folyamatosan továbbítani lehet a Földre. A kísérletek fő célja annak pontos feltérképezése, hogyan változik a sugárzás a Föld körüli pálya különböző pontjaiban, illetve az ISS egyes moduljaiban. A rendszer vizsgálata novembertől Thomas Pesquet egyik feladata lesz. A tesztek időszakában a kísérleteket a tolouse-i műveleti központ irányítja, a rendszer üzemszerű használata idején pedig az Európai Űrhajósközpont (EAC).

Az EuCPAD doziméter-rendszer tárolóegysége. (Kép: ESA)

Az EuCPAD az ESA által az általános technológiafejlesztési program (GSTP) keretében finanszírozott fejlesztését Matthias Deckmann és Udo Becker irányította. A fejlesztés fővállalkozója a Német Űrügynökség (DLR), a munkába osztrák, német, ír és finn cégek is bekapcsolódtak.

Az új sugárzásmérő eszközöket a SpaceX Falcon–9 rakétájával indított Dragon teherűrhajó (CRS–9) 2016. július 16-án vitte a Nemzetközi Űrállomásra. (Kép: ESA)

Olvasóink minél teljesebb tájékoztatása érdekében az ESA honlapján közölt cikkről, illetve az EuCPAD fejlesztéséről megkérdeztük dr. Hirn Attilát, az MTA EK Űrdozimetriai Csoportjának vezetőjét.

– Az ISS fedélzetén csaknem másfél évtizede eredményesen és hibátlanul működik az MTA EK jogelőd intézetében fejlesztett Pille dózismérő, de az utóbbi években már a korszerűbb, ugyancsak az Intézetetekben fejlesztett TRITEL is feljutott az ISS-re. Mennyivel „tud többet” az EuCPAD a magyar eszközöknél?
– A Pille rendszer mind a mai napig megbízható, és meglehetően korszerű rendszernek tekinthető, melyet az űrhajósok személyi dozimetriájára is használnak, elsősorban űrséták és jelentősebb napkitörések idején. A TRITEL szilícium detektoros rendszer, bár a sugárzási térről mind időben, mind jellemzőiben több információval tud szolgálni, méretéből adódóan nem alkalmas személyi dózismérésre. Az EuCPAD ezzel szemben annyival tud többet, hogy akkumulátoros dózismérőit az űrhajósok könnyedén magukon tudják viselni, sugárdózisuk pedig a Pilléénél jobb időbeli felbontással nyomon követhető. Fontos ugyanakkor megemlíteni, hogy az EuCPAD dózismérői egyelőre csak az űrállomás hermetikus terében használhatók, szemben a Pille dózismérőivel, melyeket űrsétákra is ki lehet vinni.

– Mi az alapvető különbség a passzív és az aktív dózismérők között?
– A passzív dózismérők, szemben az aktívakkal, a besugárzás során nem igényelnek tápellátást, viszont közvetlen (valós vagy közel valós idejű) kijelzésre nincs lehetőség, kiértékelésükre utólag, sok esetben csak a Földre való visszatérést követően kerül sor. A Pille passzív dózismérő rendszer legfőbb előnye, hogy a kiolvasó berendezés is a fedélzeten kap helyet.

– A kapott dózis szervezetre gyakorolt hatása erősen egyénfüggő. Van-e értelme az egyéni érzékenységben mutatkozó jelentős eltéréseknél lényegesen pontosabban, nagyobb térbeli és időbeli felbontással végezni a dozimetriai méréseket?
– Az űrállomás esetében talán vitatható, hogy szükséges-e a dozimetriai célú mérések pontosságát, valamint térbeli és időbeli felbontását tovább növelni, amikor a protonok és nehéz töltött részecskék okozta egészségügyi hatások tekintetében mind a mai napig jelentős tudásbeli hiányosságaink vannak. A későbbiekben viszont, amikor az űrhajósok távolabbi célok, pl. egy kisbolygó, a Hold vagy a Mars felé veszik az irányt és így elhagyják a Föld közvetlen környezetét, ahol a geomágneses tér jelentős védelmet jelent a kozmikus sugárzással szemben, az űrhajósok dózisában (elsősorban napkitörések esetében) jelentős eltérések jelentkezhetnek. Az űrállomás egy ideális helyszín arra, hogy a minél pontosabb és jobb térbeli és időbeli felbontású mérésekre már most felkészüljünk, a rendszereket élesben használjuk és teszteljük.

– Elképzelhető, hogy az EAC radiológusa valóban nem tudja, hogy az ISS-en a szolgálati rendszerbe tartozó Pille mérési eredményeit bármikor, azonnal, a fedélzeten ki lehet olvasni?
– Bár a Pille dózismérőit a fedélzeten gyakorlatilag bármikor ki lehet olvasni, a mérések háttere miatt az egy-másfél órásnál nagyobb gyakoriságú kiolvasásoknak nincs értelme. Az EAC radiológusa valószínűleg ezért nem tett említést a Pilléről. Ulrich Straubéval egyébként nagyon jó a kapcsolatunk, az éves űrdozimetriai munkaértekezleteken (WRMISS) – három évvel ezelőtt ezt éppen mi rendeztük Budapesten – rendszeresen találkozunk; a Pille rendszert is nagyon jól ismeri.

– Az ESA kínosan ügyel arra, hogy kerülje a párhuzamos fejlesztéseket. Nem gondolod, hogy a jól működő magyar (és más meglévő) eszközökhöz képest itt mégiscsak párhuzamos fejlesztés történt? Most, hogy Magyarország az ESA tagja lett, nem kapcsolódhatott volna be az MTA EK is az EuCPAD fejlesztésébe?
– Az EuCPAD a Pilléénél nagyobb időfelbontással képes az űrhajósokat ért sugárzás dózisát mérni, ráadásul az egységnyi idő alatti dózist (dózisteljesítményt) a hordozható egységek apró kijelzőjükön közel valós időben meg is jelenítik. Amire Magyarország az ESA tagja lett, az EuCPAD fejlesztése sajnos már régen befejeződött. A jövőbeli fejlesztésekben viszont, ESA tagságunknak köszönhetően, már könnyebben és közvetlenül is be tudunk kapcsolódni. A Pille rendszert amúgy az oroszok a szolgálati rendszer részeként továbbra is használják és azt további dózismérőkkel kívánják bővíteni.

Kapcsolódó cikkek:
Dragon CRS-9
Pille az ISS-re: 15 éve
Magyar dozimetriai eredmények az ENSZ-ben
Tizenkét év – harminc bevetés az űrben
TRITEL a Columbus modulban
Charles Simonyi Pille-méréseinek eredményei
Dózismérő műszer fejlesztése a Nemzetközi Űrállomás orosz szegmensére

Kapcsolódó linkek:
Az ESA új, aktív doziméter-rendszere (ESA)