ESPERIMENTO SPADA (SPAce Dosimetry for Astronauts)

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1 ESPERIMENTO SPADA (SPAce Dosimetry for Astronauts) Mariagabriella Pugliese

2 La radiazione cosmica e la colonizzazione del sistema solare Luglio 2006 Gli astronauti vanno in EVA perchè conoscono il rischio

3 Earth and LEO I piani di esplorazione e colonizzazione dello spazio The Earth s Neighborhood Accessible Planetary Surfaces Outer Planets Earth- Moon L 1 The Moon Sun- Earth L 2 Mars Asteroids or Other Targets... Up to 180 Days L 1 Up to 100 Days L to 1000 Days 2000 Days + Dose-rate 1 msv/d 2 msv/d 3 msv/d

4 Il campo di radiazione nello spazio Solar particle events (SPE) (associati alle eruzioni solari): Protoni di media-alta energia Più probabili durante il massimo solare Problema principale: predizione e schermatura Radiazione intrappolata (fasce di Van Allen): Protoni ed elettroni di media-bassa energia La schermatura è efficace Problema principale: sviluppare accurati modelli dinamici Radiazione cosmica galattica (GCR) Protoni e ioni pesanti (HZE) di alta energia La schermatura non è efficace (frammentazione) Flusso più alto (x2.5) al minimo solare Problema principale: mancanza di contromisure

5 La radioprotezione nello spazio La riduzione della dose di esposizione nello spazio non può che essere rappresentata dalla schermatura. Gli attuali modelli per la frammentazione e per il danneggiamento biologico suggeriscono che, in alcuni casi, nello spazio la presenza della schermatura aumenta la pericolosità del fascio primario. La protezione degli astronauti dalla radiazione cosmica comporta inevitabili compromessi nella progettazione dei futuri veicoli spaziali. Obiettivo dell esperimento SPADA è stato quello di valutare l efficacia di alcuni materiali utilizzati nella costruzione di navicelle spaziali, in termini di riduzione di dose agli astronauti

6 Le schermature 1999 Progetto SHIELD (ASI e INFN): dosimetria biologica 2007 Progetto SPADA: dosimetria fisica, sia a terra che in volo Schermi utilizzati: Polietilene, Alluminio, Kevlar, Nextel

7 La dosimetria in volo e a terra Dosimetria attiva ALTEINO Sezione Roma 2 (ALTCRISS) Dosimetria passiva TLD Sezione Napoli Shieldiing Alenia Thales Space

8 L INFN nelle missioni spaziali Eneide mission (aprile 2005) Incremento 12 Incremento 13 Incremento 14 Incremento 15 Incremento 16 Incremento (dicembre 2009) SPADA Esperimento PARIDE (PARticle and Ion Dosimetry Experiment) Foton M3 mission ASI Alenia, Kayser settembre 2007 INFN Torino VUS Volo Umano Spaziale ASI Kayser Missione Vittori circa 10 giorni sulla ISS Novembre 2010? INFN Torino

9 Risultati ottenuti 1 Bragg curves Il kevlar è il miglior schermo, dopo il polietilene Relative dose a terra 1,2 1,0 kevlar 0,8 nextel 0,6 polyethylene 0,4 aluminum 0,2 0, Thickness (g/cm ) La dose calcolata calibrando i TLD ai LINAC da 6 MeV, sottostima di un fattore di circa 1.4 la dose agli astronauti durante le missioni spaziali In volo Il kevlar è il migior schermo, dopo il polietilene L equivalente di dose (mgy/d) non varia per missioni di diversa durata

10 Risultati ottenuti 2 A. Bertucci et al, Shielding of relativistic protons. Radiat. Environ. Biophys., 46, (2007) D. Mancusi et al, Comparison of aluminium and lucite for shielding against 1 GeV protons. Adv. Space Res. 40 (2007) M. Casolino et al, The Sileye-Altcriss experiment on board the International Space Station, Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res., A 572 (2007) M. Casolino et al, The Altcriss project on board the International Space Station, Adv. Space Res. 40 (2007), P. Spillantini et al, Shielding from cosmic radiation for interplanetary missions: Active and passive methods, Radiat. Meas. 42(3) (2007) M. Pugliese et al, SPADA: a project to study the effectiveness of shielding materials in space, Il Nuovo Cimento C, 31C (2008) C. Lobascio et al, Accelerator-based tests of radiation shielding properties of materials used in human space infrastructures, Healt. Phys., (2008) F. Coppola et al, Development of an automated scanning system for the analysis of heavy ions' fragmentation reaction by nuclear track detectors, Radiat. Meas. 44 (2009) M. Pugliese et al, Test of shielding effectiveness of Kevlar and Nextel onboard the International Space Station and the Foton-M3 capsule, Radiat. Environ. Biophys. 49 (2010) Oltre 20 comunicazioni a congressi internazionali 5 tesi di laurea in fisica 1 tesi di dottorato

11 Ulteriori passi avanti A terra Fare ulteriori misure di calibrazione (GSI, Darmstadt e NSRL, Brookhaven) Partecipare ad un interconfronto nell ambito del progetto ICHIBAN (NIRS, Chiba) In volo Standardizzare i protocolli di esposizione (localizzazione dei dosimetri a bordo della ISS) sia per la dosimentria attiva che passiva Pratecipazione a quante più missioni possibile

12 Il futuro In attesa di notizie bando ASI RIBES, in cui c è anche la sigla INFN Possibilità di inviare altri dosimetri sulla ISS nel modulo russo con Alteino O Sirad In ultima analisi sulla ISS c è sempre ALTEA Grazie