O detector e os componentes eletrônicos em um novo espectrômetro de nêutrons que está sendo testado no espaço para monitorar a radiação para futuras missões espaciais tripuladas da NASA foram construídos e testados no Centro Nacional de Ciência e Tecnologia Espacial (NSSTC) da Universidade do Alabama em Huntsville (UAH).

O Fast Neutron Spectrometer (FNS) está agora a bordo da Estação Espacial Internacional.

Os nêutrons contribuem para a exposição da tripulação à radiação e devem ser medidos para avaliar os níveis de exposição. O FNS, desenvolvido pelo Marshall Space Flight Center (MSFC) e Johnson Space Center (JSC) da NASA, usa um novo projeto de instrumento que pode melhorar significativamente a confiabilidade da identificação de nêutrons no campo de radiação mista encontrado no espaço profundo. O principal investigador e líder da equipe do MSFC é Mark Christl. A gerente de projeto da NASA JSC é Catherine Mcleod e o líder técnico é Eddie Semones da NASA JSC.

"Nossa técnica melhora o método bem estabelecido de 'captura controlada' que usa cintiladores de plástico carregados com boro-10 para medir a energia de nêutrons rápidos, "diz Evgeny Kuznetsov, um engenheiro de pesquisa no Centro de Plasma Espacial e Pesquisa Aeronômica da UAH (CSPAR), que com o cientista pesquisador da CSPAR John Watts trabalhou no dispositivo. "O elemento central do FNS é um cintilador composto personalizado combinado com eletrônicos especializados que trabalham juntos para separar claramente os sinais devidos aos nêutrons dos sinais devidos a outras formas de radiação."

O FNS é implantado na ISS por seis meses para realizar uma demonstração de tecnologia para avaliar seu desempenho em um ambiente espacial. Permanecerá então indefinidamente para cumprir objetivos secundários.

"O detector central FNS foi fabricado no laboratório do NSSTC e compreende uma estrutura de 5, 000 fibras de vidro cintilantes dopadas com Li6 sensíveis a nêutrons regularmente espaçadas fundidas em um cintilador de plástico de um litro, "diz Kuznetsov.

Em combinação com parâmetros especialmente ajustados de eletrônicos de leitura, o projeto permite que o detector meça o espectro de nêutrons em um ambiente de radiação mista.

"A luz cintilante produzida nesses dois cintiladores é distinta, e exploramos essa diferença para entender melhor os sinais gerados em resposta aos nêutrons, "diz Watts." O cintilador de plástico responde ao nêutron perdendo toda a sua energia, e as fibras de vidro fornecem identificação positiva de que um nêutron foi capturado. Esta sequência de sinais produz um gatilho na eletrônica, e os dados são registrados para análise. "

Na UAH, Watts fez simulações do desempenho do detector e simulações da eficiência de rejeição gama. Kuznetsov projetou placas eletrônicas front-end, que adquirem sinais de tubos fotomultiplicadores fixados nos lados opostos do detector central. Essas placas eletrônicas amplificam e condicionam os sinais adquiridos para atingir a eficiência ideal de detecção de nêutrons e medição da energia dos nêutrons registrados. Kuznetsov também participou da fabricação do detector central.

Os dados adquiridos durante o voo do FNS na ISS serão usados ​​para avaliar o desempenho da técnica de medição de nêutrons, bem como a capacidade do FNS de operar no ambiente espacial.

"Esta validação é crítica para garantir que o FNS possa atender aos requisitos de monitoramento de radiação para o ambiente do espaço profundo durante as missões de exploração tripuladas, "diz Kuznetsov." Os dados coletados pela FNS serão analisados ​​e comparados com medições feitas por outras técnicas e com cálculos do fluxo de nêutrons previsto por modelos da ISS no ambiente de órbita baixa da Terra. "