在太空中生活和工作最主要的健康担忧之一即是长期暴露在高辐射的环境中。NASA的科学家们已经开发出了一套新的装置来监测暴露在中子中的辐射,并且正在国际空间站中测试该装置。高速中子分光仪在第五次ATK轨道补给任务中被发射到空间站,设计宗旨是探测和测量对人类十分有害的中子的能量。理解中子辐射将有助于NASA把人类送上火星的时候确保宇航员的安全。
“宇宙中有各种各样的辐射,”Mark Christl,NASA马歇尔太空飞行中心该课题的带头人表示。“目前经有先进的仪器来探测超新星或黑洞产生的伽马射线,X光和其他带电粒子,我们需要一种方法来探测和测量中子辐射,以量化其对人体生物学的影响。中子探测技术目前还没有出现像其它技术领域一样的飞跃。
来自太阳和太阳系之外的高能量粒子与其它微粒和物质,例如一架航天飞机或者一个行星的表面,发生相互作用时会产生中子辐射。但是这些中子在它们衰退成带电微粒前只能存在大概13分钟。
“如果它们距离你在13分钟的路程之外,这并不是个问题,”Christl表示。“如果你在太空舱中或者在一个行星的表面,只有微量或者根本没有磁场或者大气层,你很有可能会被一个中子辐射场覆盖。”
高速中子分光仪主要是一个被动的工具,等着中子来撞击。分光仪的外壳是铝制的,配备一个塑料的闪烁器来使击中分光仪的中子速度降低,还有玻璃闪烁体纤维用来吸收中子并且以光的形式重新发出能量。这个高级装置为测量提供了两种清晰的信号——第一种用于测量中子的能量,第二种用于确认被探测到的是中子而不是另一种其它粒子。原来的标准全塑料装置无法清楚地分辨这些信号的差别。
“检测其它类型辐射的探测器已经被应用在很多领域,”Christl表示。“这些探测器被用在科学研究的粒子加速器中,还被用在石油产业和医疗领域来测量辐射暴露。科学家们一直在对这些探测器进行改进,并取得了显著成果,但是中子辐射探测器还没有受到这样的关注。在NASA,我们把这视为一个解决问题的机会,我们的宇航员在太阳系中继续历经更长的旅程时必将面临这些问题。”