El detector y la electrónica en un nuevo espectrómetro de neutrones que se está probando en el espacio para monitorear la radiación para futuras misiones espaciales tripuladas de la NASA se construyeron y probaron en el Centro Nacional de Ciencia y Tecnología Espacial (NSSTC) de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH).

El espectrómetro de neutrones rápidos (FNS) se encuentra ahora a bordo de la Estación Espacial Internacional.

Los neutrones contribuyen a la exposición de la tripulación a la radiación y deben medirse para evaluar los niveles de exposición. El FNS, desarrollado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales (MSFC) y el Centro Espacial Johnson (JSC) de la NASA, utiliza un nuevo diseño de instrumento que puede mejorar significativamente la confiabilidad de la identificación de neutrones en el campo de radiación mixto que se encuentra en el espacio profundo. El investigador principal y líder del equipo de MSFC es Mark Christl. La directora del proyecto NASA JSC es Catherine Mcleod y el líder técnico es Eddie Semones en NASA JSC.

"Nuestra técnica mejora el método bien establecido de 'captura controlada' que utiliza centelleadores de plástico cargados con boro-10 para medir la energía de los neutrones rápidos, "dice Evgeny Kuznetsov, un ingeniero de investigación en el Centro de Investigación Aeronómica y Plasma Espacial (CSPAR) de la UAH, quien con el científico investigador de CSPAR John Watts trabajó en el dispositivo. "El elemento central de FNS es un centelleador compuesto personalizado combinado con electrónica especializada que trabaja en conjunto para separar claramente las señales debidas a neutrones de las señales debidas a otras formas de radiación".

El FNS se despliega en la ISS durante seis meses para realizar una demostración de tecnología para evaluar su desempeño en un entorno espacial. Luego permanecerá indefinidamente para cumplir objetivos secundarios.

"El detector central FNS se fabricó en el laboratorio de NSSTC y consta de una estructura de 5, 000 fibras de vidrio centelleante dopadas con Li6 sensibles a neutrones espaciadas regularmente moldeadas en un centelleador de plástico de un litro, "dice Kuznetsov.

En combinación con parámetros especialmente ajustados de la electrónica de lectura, el diseño permite que el detector mida el espectro de neutrones en un entorno de radiación mixta.

"La luz de centelleo producida en estos dos centelleadores es distinta, y aprovechamos esta diferencia para comprender mejor las señales generadas en respuesta a los neutrones, "dice Watts." El centelleador de plástico responde cuando el neutrón pierde toda su energía, y las fibras de vidrio proporcionan una identificación positiva de que se capturó un neutrón. Esta secuencia de señales produce un disparador en la electrónica, y los datos se registran para su análisis ".

En UAH, Watts realizó simulaciones del rendimiento del detector y simulaciones de la eficiencia del rechazo de rayos gamma. Tarjetas electrónicas frontales diseñadas por Kuznetsov, que adquieren señales de tubos fotomultiplicadores conectados en los lados opuestos del detector central. Estas placas electrónicas amplifican y acondicionan las señales adquiridas para lograr una eficiencia óptima de detección de neutrones y medición de la energía de los neutrones registrados. Kuznetsov también participó en la fabricación del detector central.

Los datos adquiridos durante el vuelo de FNS en la ISS se utilizarán para evaluar el rendimiento de la técnica de medición de neutrones, así como la capacidad de FNS para operar en el entorno espacial.

"Esta validación es fundamental para asegurar que FNS pueda cumplir con los requisitos de monitoreo de radiación para el entorno del espacio profundo durante las misiones de exploración tripuladas". ", dice Kuznetsov." Los datos recopilados por FNS serán analizados y comparados con las mediciones realizadas por otras técnicas y con los cálculos del flujo de neutrones predicho por los modelos de la ISS en el entorno de la órbita terrestre baja ".