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科学家用光纤进行实验以保护航天器免受辐射

航天器需要有效的辐射监测系统来保护机组人员和电子设备免受辐射。国际空间站(ISS),非常类似于大型强子对撞机 欧洲核子研究中心 (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire 或欧洲核研究委员会)是一个复杂的辐射环境,需要定制的剂量测定设备。

科学家们试验用光纤来保护航天器免受辐射。
Lumina 是由 CNES、iXBlue、UJM 和 CERN 开发的基于光纤的剂量测定实验。图片来源:iXblue/CNES/G。勒布拉斯。

基于光纤的技术能够提供高精度的分布式和点辐射剂量测量。

8月18日th2021 年,作为 ALPHA 任务的一部分,ESA 宇航员 Thomas Pesquet 启动了国际空间站内的 Lumina 实验。该项目是在法国航天局、CNES(国家空间研究中心或国家空间研究中心)的协调下开发的,并得到了欧洲核子研究中心、让-莫内-圣艾蒂安大学的休伯特·库里恩实验室的参与和 iXblue。

该项目采用两根数公里长的光纤作为有源剂量计,以非常高的灵敏度量化国际空间站中的电离辐射。

当暴露在空间辐射环境中时,光纤会经历部分传输功率损失, 我们称之为辐射诱导衰减,”欧洲核子研究中心工程部光纤科负责人 Daniel Ricci 解释说。

使用参考控制通道,可以精确测量某些特殊光纤的辐射诱导衰减,并将其与总电离剂量相关联。设备的灵敏度主要取决于光纤的长度。根据剂量计设计,光纤剂量计越长,灵敏度越高.

Diego Di Francesca,欧洲核子研究中心光纤剂量学项目负责人

为了保护加速器内部的电子设备免受辐射引起的损坏,CERN 已经参与了基于光纤的辐射传感器的研究大约六年。通过这一发展,CERN 通过支持剂量计优化架构的理论分析,为 Lumina 做出了技术贡献。它还执行校准仪器所需的低剂量和高剂量辐射测试。

在 Thomas Pesquet 完成实验后,CERN 还将在其运行一到五年期间为实验的地面和飞行数据的研究增加价值。

考虑到国际空间站外壳提供的屏蔽,Lumina 面临的挑战是足够灵敏以测量低辐射率变化。在 CERN 进行的校准, 在地面参考模型上, 将使我们能够对测量结果进行后处理,并得出准确的结果.

Florence Clément,国家空间研究中心 Lumina 实验项目经理

我们坚信,随着我们进一步探索太空,国际空间站只是光纤剂量计的第一步。当我们远离地球时,辐射水平会增加, 可靠的剂量监测需求也是如此,”克莱门特补充道。

通过参与这项实验,欧洲核子研究中心继续说明其为航天部门带来的附加价值。

这种在空间方面的联合经验是几年前欧洲核子研究中心和 CNES 之间建立的框架合作协议的重要成果,该协议特别关注辐射问题。 监测电子设备的辐射损伤, 欧洲核子研究中心 已开发出也可用于卫星的仪器.

Enrico Chesta,航空航天应用协调员,知识转移组,欧洲核子研究中心

在辐照测试领域,我们独特的技术设施能够再现代表最极端辐射空间条件的各种环境,”切斯塔总结道。

来源: //home.cern/

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