Szilárdtest-nyomdetektor Csoport

BRADOS

2000-ben a KFKI Atomenergia Kutatóintézet Sugárvédelmi Kutatócsoportja meghívást kapott a BRADOS (ROSKOZMOS, Orosz Szövetségi Ûrkutatási Ügynökség által szervezett és az IBMP, moszkvai Orvosbiológiai Problémák Intézete által koordinált) programban való részvételre, 2004-tõl ESA, NASA és JAXA közremûködéssel.
A projektekben szilárdtest nyomdetektor rétegekbõl felépített neutron és kozmikus részecske detektáló rendszerekkel veszünk részt a Nemzetközi Ûrállomáson (ISS). Az általunk nemzetközi együttmûködésben vállalt feladatok konkrét célja az ISS dozimetriai felmérése, beleértve az ûrséták alkalmával az ûrhajósokat ért egész test, az egyes szerveiket ért sugárzás, illetve az elektronikus eszközökre gyakorolt hatásának meghatározása.

BRADOS-1

2001.02.24. - 2001.10.31.

2001-ben 15 db kombinált, nyomdetektorokból, töltött részecske konverterekbõl és szûrõkbõl álló passzív detektor összeállítás (stack) készült el, melybõl 7 átadásra került az orosz félnek a BRADOS-1 kísérletekhez. Ezek 2001. február 24-én indultak útnak a Progress-M44 teherszállító ûrjármû által és 26-án érkeztek meg a Nemzetközi Ûrállomás fedélzetére, majd a Zvezda modul különbözõ pontjain történt expozíció után 2001. október 31-én a Soyuz-TM32 szállította õket vissza.
Érzékenység vizsgálatokat végeztünk a BRADOS projekt detektorain 2 kontroll detektor csomaggal a KFKI-RMKI gyorsítójánál. Célja a számításokkal nyert kalibrációs összefüggés verifikálása, ezzel lehetõvé vált az ISS-en mért neutron spektrumok rekonstruálása.

BRADOS-3

2003.02.02 - 2003.10.28.

A BRADOS 1. ütemében használt stack-ek kiértékelésekor megállapítható volt, hogy az optimalizálás érdekében változtatásokra van szükség. Kalibrációs célokra ennek a típusnak több variációját fejlesztettük ki, azzal a céllal, hogy bizonyos kozmikus részecskék, illetve energia intervallumok optimálisan vizsgálhatóak legyenek.
Ezeket a genfi CERFF neutron szimulátornál, a Loma Linda-i (USA) proton gyorsítónál, illetve az NSRL-BNL részecske gyorsítónál (USA) kerültek besugárzásra. Ennek kapcsán eljárást dolgoztunk ki a neutronok által meglökött C és O magok, valamint fragmentumok keltette nyomok értékelésére, valamint a nagyenergiás, Z < ~14, galaktikus kozmikus részecskék azonosítására és a leadott energia meghatározására. Eljárást dolgoztunk ki a Z > ~14, galaktikus kozmikus részecskék azonosítására is.

2003.02.02-án a Progress M-47 teherûrhajó 4 darab, a KFKI Atomenergia Kutatóintézetben (KFKI AEKI) Pálfalvi József és munkatársai által összeállított nyomdetektor csomagot vitt fel az ISS-re.

2004-ben csatlakoztunk az ISS-en dozimetriai méréseket végzõ csoportok részére a japán HIMAC gyorsítónál rendezett kalibrációs és összehasonlító vizsgálatokhoz, ez az ICCHIBAN-6 projekt. Ez a vizsgálat az egyes laboratóriumok kiértékelési módszereinek hatékonyságát, pontosságát hivatott összehasonlítani. Erre alapozva egy komplex dózis-meghatározási módszert vezettünk be, amelyik egy empirikusan nyert kalibrációs függvényen alapszik. A kalibrációs függvény lehetõvé tette a BRADOS-3 detektorok kiértékelésének további folytatását a galaktikus eredetû kozmikus részecskék által leadott dózis meghatározására.

Megállapítottuk, hogy az átlag neutron dózisok csökkentek 2003-ban a 2001-ben mértekhez viszonyítva.

Összhasonlításul vegyük figyelembe, hogy földi körülmények között átlagosan a környezeti sugárzásból kb. 2,5 µSv dózis kapunk naponta, ezt nevezzük háttérsugárzásnak.
Mérõeszközünk a teljes neutron dózis ~60%-át adja meg.
A táblázatban adott átlagból kiindulva így a teljes neutron dózis teljesítményre 2001-ben 94 µSv/nap, míg 2003-ban 59 µSv/nap adódik.
Egyes vizsgálatok szerint a neutron dózis az Ûrállomáson belül közelítõleg 20%-a az összes dózisnak.
Ezt feltételezve azt kapjuk, hogy az ûrhajósok dózisterhelése egy napra 470 µSv körüli értéket is elérhette 2001-ben, míg 2003-ban ez 295 µSv/nap volt.

Ennek okát egyrészt azzal magyarázzuk, hogy a 11 éves napciklus azon fázisába értünk, amikor a naptevékenység csökken. Másrészrõl pedig az ûrállomás alacsonyabb pályára került és pozíciója is stabilizálódott miután egy 2001-ben meghibásodott giroszkóp javításra került.

Az alábbi táblázatban érdemes áttkekinteni az ûrállomáson 2003 végéig szolgálatot teljesítõk (No.) idõ adatait és a becsült dózisterheléseiket feltételezve a 470 μSv/nap dózisteljesítményt és a Föld körüli pályán eltöltött idõt.

BRADOS-5

2005.02.28. - 2005.10.11.

A BRADOS 1. és 3. detektoraival szerzett tapasztalatok alapján, valamint figyelembe véve az orosz partner (IBMP) által nyújtott lehetõséget olyan detektor összeállítást terveztünk, mely lehetõvé teszi, hogy mind a közvetlen galaktikus eredetû kozmikus sugárzás, mind pedig a másodlagosan keletkezõ neutron sugárzás irány eloszlását tanulmányozni lehessen.
Ezt a Progressz M-52-es teherûrhajó szállította az ûrállomásra 2005. február 28-án és október 11-én landolt Kazahsztánban.
A folyamatban lévõ ûrdozimetriai kísérletek, illetve mérések újabb kalibrációs detektorainak tervezése, összeállítása után a besugárzások 2005. szeptember és október hónapjaiban történtek.

BRADOS-6

2007.05.12. - 2007.10.21.

A BRADOS projektek 6. ütemében 5 mérõcsomagot és 1 kontrollcsomagot adtunk át az orosz félnek. A detektorok 2007. 05. 12-én, Progressz ûrhajóval kerültek föl, lehozatalukra 2007. 10. 21-én, a Szojuz TMA 10 fedélzetén került sor.
A detektorok 2008 márciusában érkeztek meg Budapestre.
2008-ban megtörtént a BRADOS-6 projekt detektorainak kiértékelése, amelyhez felhasználtuk a folyamatosan pontosított kalibrációs görbénket és a továbbfejlesztett számítógépes programcsaládot, valamint manuális mérések után a nagy energiájú galaktikus eredetû részecskéktõl származó maratási sebesség, energia-leadás és dózisszámításokat is elvégeztük

BRADOS-7 (SI3)

2008.05.14. - 2008.10.24.

A projekt folytatódott BRADOS-7 elnevezéssel a meghívó fél (IBMP) igényei és a Magyar Ûrkutatási Iroda támogatásával (K-36-07).
A 7. fázisban már 10 ország 12 kutatócsoportja vett részt (Ausztria, Belgium, Csehország, Egyesült Államok (2), Japán (2), Lengyelország, Magyarország, Németország, Oroszország, Örményország).
A detektorok összegyûjtését és alkalmassági vizsgálatát az egyik japán közremûködõ csoport végezte.
Moszkvában történt a végsõ ellenõrzés és a detektorok megfelelõ csomagolása, innen az út Bajkonuron át vezetett a Nemzetközi Ûrállomásra, a Progress M-64 (29P) teherûrhajóval.
Az AEKI nyomdetektorai 2008. május 14-tõl október 24-ig tartózkodtak az ISS fedélzetén az orosz szervizmodulban, visszaérkezésükrõl egy Szojuz TMA12 típusú ûrszállító gondoskodott.
A BRADOS-7 program éppen az 2008. januárjában beköszöntött 24. napciklus elejére esett.
Ez jó lehetõséget adott a 11 éves napciklus egyes fázisaiban kialakuló kozmikus sugárzási tér összehasonlítására, hiszen 2001-ben az elsõ BRADOS programban lefolytatott mérések a 23. ciklus napfolttevékenységének maximumára estek.
A gyenge napfolttevékenység gyenge napszélre, illetve a Nap gyengébb mágneses terére utal, aminek következménye a földközeli pályán keringõ Ûrállomáson mérhetõ galaktikus eredetû kozmikus sugárzás intenzitásának növekedése.

A kísérletek egyben a résztvevõ országok mérési módszereinek összehasonlító értékelésére is szolgálnak.
Erre szükség van a más feladatok során nyert mérési eredmények megbízhatóságának növelése szempontjából is.