Slides - Agenda INFN

ESPERIMENTO
SPADA (SPAce Dosimetry for Astronauts)
Mariagabriella Pugliese
Cagliari, 27 luglio 2010
La radiazione cosmica
e la colonizzazione del sistema solare
Luglio 2006
Gli astronauti vanno in EVA perchè conoscono il rischio
Cagliari, 27 luglio 2010
I piani di esplorazione
e colonizzazione dello spazio
Earth and
LEO
Accessible
Planetary Surfaces
The Earth’s
Neighborhood
EarthMoon L1
The
Moon
Mars
SunEarth L2
Outer
Planets
Asteroids
or Other
Targets...
Up to 180 Days
L1
L2
Up to 100 Days
Dose-rate 1 mSv/d
500 to 1000 Days
2 mSv/d
2000 Days +
3 mSv/d
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
Cagliari, 27 luglio 2010
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
Cagliari, 27 luglio 2010
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
Cagliari, 27 luglio 2010
La dosimetria
in volo e a terra
Dosimetria attiva
ALTEINO
Sezione Roma 2 (ALTCRISS)
Dosimetria passiva TLD
Sezione Napoli
Shieldiing
Alenia Thales Space
Cagliari, 27 luglio 2010
L’INFN nelle missioni spaziali
Eneide mission (aprile 2005)
Incremento 12
Incremento 13
Incremento 14
Incremento 15
Incremento 16
Incremento 18+19 (dicembre 2009)
SPADA
Esperimento PARIDE (PARticle and Ion Dosimetry Experiment)
Foton M3 mission ASI
Alenia, Kayser
14-26 settembre 2007
INFN Torino
VUS Volo Umano Spaziale
ASI
Missione Vittori circa 10 giorni sulla ISS
Novembre 2010?
Kayser
INFN Torino
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
0,0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
2
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
Cagliari, 27 luglio 2010
Risultati ottenuti
2
A. Bertucci et al, Shielding of relativistic protons. Radiat. Environ. Biophys., 46, (2007) 107-111.
D. Mancusi et al, Comparison of aluminium and lucite for shielding against 1 GeV protons. Adv. Space Res. 40 (2007) 581-585.
M. Casolino et al, The Sileye-Altcriss experiment on board the International Space Station, Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res., A 572 (2007)
235-236.M. Casolino et al, The Altcriss project on board the International Space Station, Adv. Space Res. 40 (2007), 1746-1753.
P. Spillantini et al, Shielding from cosmic radiation for interplanetary missions: Active and passive methods, Radiat. Meas. 42(3) (2007)1417.
M. Pugliese et al, SPADA: a project to study the effectiveness of shielding materials in space, Il Nuovo Cimento C, 31C (2008) 91-97.
C. Lobascio et al, Accelerator-based tests of radiation shielding properties of materials used in human space infrastructures, Healt. Phys.,
(2008) 242-247.
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) 802-805.
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) 359-363.
Oltre 20 comunicazioni a congressi internazionali
5 tesi di laurea in fisica
1 tesi di dottorato
Cagliari, 27 luglio 2010
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
Cagliari, 27 luglio 2010
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
Cagliari, 27 luglio 2010