НИЯУ МИФИ и, в частности, кафедра прикладной ядерной физики (№24) внесли значительный вклад в российскую космическую программу. Именно в нашем университете были созданы детекторы, позволившие оценить присутствие нейтронов высоких энергий на орбитальных станциях.
Человек вышел в космос, и сразу началось изучение радиационной обстановки на на борту космических аппаратов. Все пространство Вселенной пронизано космическими лучами, состоящими преимущественно из стабильных протонов. Значит, надо защищаться от протонов и гамма-лучей? Не все так просто: в космическом пространстве есть свободные нейтроны - они прилетают от Солнца, их можно обнаружить на борту любой орбитальной станции. К тому же сама орбитальная станция - это тонны тяжелых материалов. Под воздействием галактических космических лучей в материалах станции идут ядерные реакции и рождаются нейтроны… Сколько их? Как влияют нейтроны на дозу радиации, получаемую космонавтами? На эти и другие вопросы о нейтронах должны были ответить эксперименты на борту советских станций, а потом - на борту МКС.
МИФИ, и, в частности, кафедра прикладной ядерной физики (№24) активно разрабатывали аппаратуру для разных космических экспериментов, в том числе для экспериментов по нейтронной дозиметрии.
Преподаватели, инженеры и конечно же увлеченные космическими задачами студенты кафедры 24 подготовили и испытали оборудование для изучения полей нейтронов на борту станции «Салют-7».
В качестве поглощающего нейтроны элемента было предложено использовать сам корпус станции. Такой детектор определял откуда прилетели нейтроны на станцию (или родились непосредственно в корпусе станции).
В 90-е годы начинается эра планирования дальних перелётов, лунных станций и, соответственно, обеспечения радиационной безопасности космических экипажей. В начале предполагалось, что нейтроны не внесут существенного вклада в облучение космонавтов, которые находятся внутри станции. Но эксперимент все-таки нужно было провести. Потоки и спектр нейтронов перед экспериментом были смоделированы учёными из МИФИ. Эксперимент должен был быть длительным, и проводиться желательно детекторами небольшой массы, не требующими специальных сложных систем питания и управления - такой детектор можно было послать в космос на грузовом корабле.
Выбор пал на активационные трековые детекторы на основе фольг с нанесением тончайшего слоя делящихся под влиянием нейтронов веществ. Измерения на борту станции для усреднения проводились несколько лет.
Детекторы были изготовлены, испытаны и отправлены на станцию "Мир" в 1990 году. По результатам эксперимента плотность потока на борту станции "Мир" составила в среднем 5,21 нейтрона на квадратный сантиметр в секунду. Более 95% процентов нейтронов имели энергию меньше 18 МэВ, спектр нейтронов соответствовал спектру вторичных нейтронов. Вклад нейтронов в радиационную дозу, получаемую экипажем космонавтов, был оценен в 20-30%.
Результаты, полученные на станции "Мир" были позже подтверждены в российском сегменте МКС с помощью канадских детекторов в ходе эксперимента «Матрешка».
Одной из непростых задач в области дозиметрии нейтронов остается регистрация и учет вклада в уровень радиации быстрых нейтронов с энергиями более 20-50 МэВ. Потоки таких нейтронов нестабильны и измерения надо проводить в непрерывном онлайн-режиме. Современные технологии спектрометрии нейтронов с помощью органических сцинтилляторов и цифрового разделения сигнала нейтронов и гамма-лучей могут решить такую задачу .
Кафедра прикладной ядерной физики активно развивает технологии спектрометрии и дозиметрии быстрых нейтронов на Земле, но мы надеемся, что проектируемая российская орбитальная станция так же будет оснащена дозиметрами нейтронов, которые будут разработаны и испытаны в НИЯУ МИФИ.