Voorlopige resultaten van piepkleine lithiumfluoridekristallen aan boord van Orion wijzen erop dat astronauten bij de Maan meer straling ontvangen dan in een lage baan om de aarde, maar het verschil is kleiner dan velen denken.

Tijdens de onbemande Artemis I-missie van NASA eind november en begin december 2022 had het Orion-ruimtevaartuig meer dan 10.000 piepkleine kristallen aan boord, ingebed in twee mensvormige poppen, om de stralingsblootstelling rond de Maan vast te leggen. Daaronder zaten enkele tientallen experimentele fluorescerende lithiumfluoridedetectoren, ontwikkeld aan het Instituut voor Kernfysica van de Poolse Academie van Wetenschappen (IFJ PAN) in Krakau, die meevlogen als onderdeel van het Matroshka AstroRad Radiation Experiment (MARE). Het instituut leverde ook bijna 600 thermoluminescente kristaldetectoren, die een andere meettechniek gebruiken. De onderzoekers hebben nu een nieuwe methode beschreven om de in de kristallen opgeslagen gegevens te analyseren, in een artikel in het tijdschrift Radiation Measurements.

Volgens het Poolse team werken de lithiumfluoridedetectoren passief, zoals fotografische film: geladen deeltjes veroorzaken defecten in het kristal en bij belichting met blauw licht gloeien die plekken rood, zodat individuele deeltjessporen onder een fluorescentiemicroscoop te volgen zijn. Na correcties en software om achtergrondlicht te verwijderen weken de resultaten in het overlappende bereik van energiedepositie hooguit 15 procent af van die van conventionele spordetectoren, en registreerden de kristallen ook sporen onder de detectiedrempel van eerdere apparatuur, zegt prof. Pawel Bilski van IFJ PAN. Vergeleken met het eerdere MATROSHKA-experiment op het Internationale Ruimtestation meldt het team dat de Van Allen-gordels bij de Maan geen laagenergetische gevangen protonen meer bijdragen, die in een lage baan om de aarde het grootste deel van de dosis kunnen uitmaken. In plaats daarvan domineren hoogenergetische galactische deeltjes en was de dosis vrijwel gelijkmatig over de poppen verdeeld. De totale doses bij de Maan zijn hoger dan in een baan om de aarde, zegt Bilski, maar het verschil is niet zo groot als je intuïtief zou verwachten.

De cijfers worden als voorlopig beschreven en komen van één onbemande vlucht, dus ze kunnen op zichzelf geen veiligheidsgrenzen voor toekomstige bemanningen vaststellen. De onderzoekers wijzen erop dat de kristallen, slechts enkele millimeters groot, klein genoeg zijn om door mensen gedragen te worden, scherpere sporenbeelden geven dan plastic detectoren die chemisch geëtst moeten worden, en bij verrijking met lithium-6 ook neutronen kunnen registreren. Dat is van belang voor stralingsbewaking bij toekomstige maanmissies. Het MARE-onderzoek werd ondersteund met een subsidie van het Poolse Nationale Wetenschapscentrum binnen het OPUS-programma. Dit verslag berust op de beschrijving die het onderzoeksinstituut zelf van zijn studie geeft, dus de conclusies moeten worden gelezen als bevindingen van de auteurs en niet als onafhankelijk herhaalde resultaten.