Радиационно-защитные свойства полимерного композитного материала в каюте МКС по данным термолюминесцентных и твердотельных трековых детекторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В работе представлены данные измерений, полученные в космическом эксперименте “Защитный композит”. Эксперимент проводился с использованием термолюминесцентных и твердотельных трековых детекторов и контейнера цилиндрической формы из композитного защитного материала на основе фторопласта (толщиной 1 см, плотностью 4.05 г/см3), установленного в левой каюте Служебного модуля Международной космической станции. Данные измерений получены для периода с 21 февраля по 19 сентября 2022 г., приходящегося на фазу роста цикла солнечной активности. Защитный эффект композитного материала определялся как отношение доз, полученных снаружи и внутри контейнера, и составил 1.33 ± 0.08 по поглощенной дозе и 1.29 ± 0.07 – по эквивалентной. Этот эффект обусловлен в основном уменьшением вклада в дозу от радиационных поясов Земли, что соответствует результатам расчетов, проведенных методом трассировки лучей для мест расположения детекторов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. В. Толочек

Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: shurshakov@imbp.ru
Россия, Москва

В. И. Павленко

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Email: shurshakov@imbp.ru
Россия, Белгород

Н. И. Черкашина

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Email: shurshakov@imbp.ru
Россия, Белгород

О. А. Иванова

Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: shurshakov@imbp.ru
Россия, Москва

Д. А. Карташов

Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: shurshakov@imbp.ru
Россия, Москва

И. С. Карцев

Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: shurshakov@imbp.ru
Россия, Москва

В. А. Шуршаков

Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shurshakov@imbp.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Мирошниченко Л.И., Петров В.М. Динамика радиационных условий в космосе. М.: Энергоатомиздат, 1985. 148 с.
  2. Модель космоса / под ред. М.И. Панасюка, Л.С. Новикова – Т. 1: Физические условия в космическом пространстве. М.: Книжный дом “Университет”, 2007. 872 с.
  3. Lobascio C., Briccarello M., Destefanis R. et al. Accelerator-based tests of radiation shielding properties of materials used in human space infrastructures // Health Physics. 2008. V. 94(3). P. 242–247.
  4. Карташов Д.А., Толочек Р.В., Шуршаков В.А. и др. Расчет радиационных нагрузок в отсеке космической станции при использовании дополнительной защиты // Авиакосм. и экол. мед. 2013. Т. 47. № 6. С. 61–66.
  5. Bonda D.K., Goddarda B., Singleterry Jr.R.C. et al. Evaluating the effectiveness of common aerospace materials at lowering the whole body effective dose equivalent in deep space // Acta Astronautica. 2019. V. 165. P. 68–95.
  6. Шафиркин А.В., Григорьев Ю.Г. Межпланетные и орбитальные космические полеты. Радиационный риск для космонавтов. Радиобиологическое обоснование. М.: ЗАО “Издательство“Экономика”, 2009. 639 с.
  7. Патент на изобретение РФ № 2748157, МПК – 2017.01 G21F 1/12; Полимерный нанокомпозит для защиты от космического воздействия и способ его получения / Павленко В.И., Шкаплеров А.Н., Курицын А.А., Черкашина Н.И., Попова Е.В, Ястребинский Р.Н.; заявители и патентообладатели: Белгород. гос. технол. ун-т им. В.Г. Шухова и Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина; заявка № 2020134472, заявлено: 20.10.2020 г.; опубликовано: 20.05.2021 г., Бюл. 14.
  8. Павленко В.И., Черкашина Н.И., Попова Е.В. и др. Исследование радиационно-защитных свойств композиционного материала на РС МКС // Материалы XV Международной научно-практической конференции “Пилотируемые полеты в космос”. Московская обл., Звездный городок, Россия. 2023. С. 156–157.
  9. Павленко В.И., Черкашина Н.И., Курицын А.А. и др. Высокоэффективный конструкционный полимерный материал для защиты от космической радиации // Пилотируемые полеты в космос. 2022. № 2(43). C. 105–115.
  10. Shkaplerov A.N., Cherkashina N.I., Pavlenko V.I. et al. Changes in the Vickers hardness, wettability, structural and mechanical properties of the “shielding composite” under the exposure to cosmic radiation // Engineering Failure Analysis. 2023. V. 152. Art.ID. 107470.
  11. Сабо Б., Сабо П.П., Вагвелди Е. и др. Универсальный прибор для измерения термолюминесцентных материалов // Космическое приборостроение. М.: Наука, 1982. С. 201–204.
  12. Акатов Ю.А., Архангельский В.В., Бенгин В.В. и др. Исследование закономерностей формирования радиационных полей в теле человека и в отсеках орбитальной станции в ходе космического полета // Космонавтика и ракетостроение. 2007. № 49. С. 71–84.
  13. Inozemtsev K.O., Kodaira S., Shurshakov V.A et al. Etched track detector methods for the identification of target nuclear fragments in cosmic radiation and accelerator proton beams // Radiation Measurements. 2021. V. 140. Art. ID. 106505.
  14. Kodaira S., Konishi T., Kurano M. et al. On the use of CR-39 PNTD with AFM analysis in measuring proton-induced target fragmentation particles // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section B. 2015. V. 349. P. 163–168.
  15. Pálfalvi J.K. Fluence and dose of mixed space radiation by SSNTDs achievements and constraints // Radiation Measurements. 2009. V. 44. Iss. 9–10. P. 724–728.
  16. Inozemtsev K.O., Kushin V.V., Strádi A. et al. Measurement of different components of secondary radiation onboard International Space Station by means of passive detectors // Radiation Protection Dosimetry. 2018. V. 181. Iss. 4. P. 412–417. https://doi.org/10.1093/rpd/ncy043
  17. Kodaira S., Morishige K., Kitamura H. et al. A performance test of a new high-surface-quality and high-sensitivity CR-39 plastic nuclear track detector – TechnoTrak // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section B. 2016. V. 383. P. 129–135.
  18. Yasuda N., Namiki K., Honma Y. et al. Development of a high speed imaging microscope and new software for nuclear track detector analysis // Radiation Measurements. 2005. V. 40. Iss. 2–6. P. 311–315.
  19. Kartashov D.A., Shurshakov V.A. Analysis of space radiation exposure levels at different shielding configurations by ray-tracing dose estimation method // Acta Astronautica. 2018. V. 144. P. 320–330.
  20. Коломенский А.В. Характеристики поля излучений в космосе // Проблемы космической биологии / под ред. А. М. Уголева. Л.: Наука, 1989. Т. 60. С. 122–125.
  21. Dudkin V.E., Potapov Yu.V. Doses From Galactic Cosmic Ray Particles Under Spacecraft Shielding // Nucl.Tracks Radiat. Meas. 1992. V. 20. Iss. 1. P. 33–39.
  22. Nikezic D., Yu K.N. Formation and growth of tracks in nuclear track materials // Materials Science and Engineering R. 2004. V. 46. P. 51–123.
  23. ICRP Publication 60. The 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection // Annuals of ICRP. 1991. V. 21. Iss. 1–3. P. 1–202.
  24. Kodaira S., Tolochek R.V., Ambrožová I. et al. Verification of shielding effect by the water-filled materials for space radiation in the International Space Station using passive dosimeters // Advances in Space Research. 2014. V. 53. Iss. 1. P. 1–7.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Укладки со сборками пассивных детекторов и их расположение на стенке каюты

Скачать (79KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Геометрическая модель защищенности сборок пассивных детекторов: (a) – контейнер внутри модуля; (б) – контейнер на фоне иллюминатора; (в) – отображение результата трассировки лучей для контейнера внутри модуля

Скачать (31KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Слева: треки космических заряженных частиц различного происхождения (первичные и вторичные); справа: характерный пример результата распознавания образов треков с помощью программы SEIKO® PitFit v. 2.0 с указанием порядковых номеров треков

Скачать (84KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры ЛПЭ космических заряженных частиц, измеренные с помощью ТТД внутри (Л-01 внутренний) и снаружи (Л-01 внешний) Контейнера защитного после экспонирования на борту РС МКС

Скачать (13KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Функции экранированности для мест размещения сборок пассивных детекторов на стенке каюты снаружи (сплошная линия) и внутри (штриховая линия) контейнера

Скачать (11KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025