Akademia Górniczo Hutnicza

Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska

Praca dyplomowa
Geofizyka Stosowana

Badania geofizyczne w trakcie załogowej eksploracji Księżyca w ramach programu Apollo.

Mateusz Matt Harasymczuk

Promotor pracy
Prof. dr hab. inż. Kaja Pietsch

2.5. Cosmic Ray Detector (CRD)

Tab. 9. Cosmic Ray Detector (CRD)

Ośrodek badawczy

University of California-Berkeley i Washington University, USA

Misje

Apollo 16, 17

Nazwa eksperymentu (j. ang.)

Cosmic Ray Detector

Nazwa eksperymentu (j. pol.)

Wykrywacz promieniowania kosmicznego

Dziedzina

Radiometria

2.5.1. Przedmiot badania

W bezpośrednim otoczeniu kosmicznym Ziemi zaobserwować można trzy główne rodzaje promieniowania: wiatr słoneczny o stałym natężeniu, cząstki pochodzące z rozbłysków słonecznych (ang. Solar Particle Event, SPE) oraz promieniowanie kosmiczne (ang. Galactic Cosmic Rays, GCR).

Mimo iż promieniowanie kosmiczne stanowi 1% całości spektrum, jest ono najbardziej zagrażające życiu i zdrowiu astronautów. GCR złożone jest z cząstek o ekstremalnie dużych energiach (od 100 MeV do 1 GeV) i prędkościach zbliżonych do prędkości światła. Zaobserwowano również cząstki UHECR (ang. Ultra-High-Energy Cosmic Rays) o energii dochodzącej do 3 x 10E20 eV [BEC+72].

Promieniowanie kosmiczne ma złożony charakter i występuje w postaci zarówno korpuskularnej jak i elektromagnetycznej. Cząsteczkowa składowa promieniowania zawiera: protony (90%), cząstki alfa, głównie (jądra helu) - 9% i elektrony (ok. 1%). 1-2% promieni kosmicznych składa się z jąder cięższych pierwiastków.

Promieniowanie kosmiczne oddziałuje ze wszystkich kierunków, a ich źródło pierwotne na chwilę obecną jest nieokreślone. Obecnie najpopularniejszą teorią pochodzenia promieniowania kosmicznego są wybuchy supernowych, występujące nierzadko poza galaktyką Drogi Mlecznej.

2.5.2. Materiały i metody

../_images/CRD-photo.jpg

Ryc. 10. Zdjęcie przedstawia eksperyment Cosmic Ray Detector (CRD). Detektor jest ustawiony w pozycji minus-Y (południe). Źródło: NASA/AS16-107-17442, [Tea99].

Kolektor cząstek składał się z zestawu czterech paneli. Pierwszy i drugi panel zrobiono ze złożenia 31 warstw materiału Lexan o grubości 0,025 cm i pokryto perforowanym aluminiowanym Teflonem. Panel trzeci składał się z czterech warstw filmu trioctanu celulozy firmy Kodacel o grubości 0,2 cm. Każda z warstw była pokryta w górnej połowie 5 mikronową warstwą Lexanu [Jon95].

W trakcie eksperymentu na powierzchnię Księżyca poza lądownik księżycowy wystawiano próbki różnych materiały. Działanie to miało na celu ekspozycję na efekty promieniowania kosmicznego paneli zrobionych w odmiennych technologiach. Panele najczęściej miały strukturę podobną do plexiglas. Cząsteczki padające na powierzchnię panelu pozostawiały ślady mikrościeżek. Charakterystyka tych zapisów obserwowanych przy dużym przybliżeniu pozwoliła na określenie składu i kierunku padania promieniowania kosmicznego. Badano również podatność różnych materiałów na penetrację promieniowania kosmicznego [BEC+72].

2.5.3. Przebieg eksperymentu

Urządzenie do przeprowadzania eksperymentu CRD potrafiło wykryć promieniowanie kosmiczne oraz niskoenergetyczne cząstki wiatru słonecznego. Zakresy energii zjawisk SPE są różne i rozciągają się w szerokim spektrum od bardzo niskich wartości do ekstremalnie wysokich.

Dodatkowym celem Cosmic Ray Detector (CRD) było badanie cząstek niskoenergetycznych oraz dokonanie pomiaru neutronów pochodzących z powierzchni Księżyca. W eksperymencie zanotowano ich rekordowo wysokie wartości.