Aktivní dozimetrický systém pro mise do hlubokého vesmíru
Experiment CZPAD (Czech Personal Active Dosimeter) představuje jedinečnou příležitost, jak ověřit osobní dozimetr za reálných podmínek při nasazení ve vesmíru. Cílem experimentu je otestovat schopnost zařízení přesně měřit dávku záření, včetně příspěvku neutronové složky, a umožnit v reálném čase odhad osobní dávky. Unikátní je zejména technika měření neutronů, ve které bude hrát roli i tělo astronauta.
Experiment přispěje k rozvoji metod aktivní osobní dozimetrie pro dlouhodobé mise, například na Měsíc nebo Mars. Nové poznatky o interakci neutronů s lidským tělem mohou být využity i v pozemských aplikacích – například v letecké dopravě, jaderné energetice či zdravotnictví, kde se řeší podobné problémy s dozimetrií v polích směsného záření.
Hlubší vysvětlení experimentu a jeho cíl
Dozimetrie je klíčová pro zajištění bezpečnosti lidí a přístrojů vystavených ionizujícímu záření, zejména v kosmickém prostoru, kde je radiační prostředí velmi proměnlivé a může negativně ovlivnit celou misi. V minulosti se dávka od ionizujícího záření astronautům určovala pomocí pasivních dozimetrů, které se vyhodnocovaly po návratu astronauta na zem. Tento přístup se ale nedá použít pro mise do hlubokého vesmíru s dlouhou dobou trvání např. pro cestu na Mars. Proto se nyní řeší přechod na aktivní dozimetry, které přináší měření v reálném čase. To je klíčové pro úspěch dlouhých letových misí, včetně hodnocení rizik spojených s prostředím vesmíru a zmírnění případných negativních dopadů na astronauty a biologické procesy. Získaná data umožní lépe porozumět charakteru záření uvnitř kosmických lodí a optimalizovat ochranná opatření. Cílem experimentu je otestovat účinnost detektoru, a také najít nejlepší pozici umístění dozimetru na těle astronauta, jak z hlediska detekce záření tak i z praktického hlediska, aby dozimetr co nejméně překážel při práci.
Jak to funguje a jak bude experiment probíhat?
Experiment CZPAD je zaměřen na ověření vlastností osobního aktivního dozimetrického systému založeného na detektoru SPACEDOS. Astronaut bude na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) nosit tři aktivní dozimetry SPACEDOS a jeden referenční dozimetr, celkem tedy čtyři jednotky. Každý přístroj bude obsahovat dva nezávislé měřicí moduly – jeden bez konverzní vrstvy a druhý s vrstvou, umožňující detekci tepelných neutronů podle patentované metody českého týmu.
Dozimetry budou umístěny na různých částech těla (hrudník, bederní pás, stehno) a jejich pozice budou mezi dny rotovat, aby bylo možné porovnat vliv umístění na měření. Astronaut bude také hodnotit ergonomii a pohodlí jednotlivých pozic. Čtvrtý dozimetr zůstane fixován jako referenční. Pro zobrazování hodnot v reálném čase navíc vědci využijí Dosimeter Display Unit (DDU) ve formě náramkových hodinek, komunikující se senzory. DDU je technologický demonstrátor, který do vesmíru poletí vůbec poprvé.
Přehled institucí stojících za experimentem
- Ústav jaderné fyziky AV ČR, v. v. i.
- Universal Scientific Technologies s.r.o. (UST) – subkontraktor
Hlavní zástupci řešitelského týmu
Ing. Iva Ambrožová, Ph.D.
Ing. Iva Ambrožová, Ph.D., je vědecká pracovnice s více než dvacetiletou praxí v oblasti dozimetrie a mikrodozimetrie ionizujícího záření, včetně dozimetrie na palubách letadel a kosmických lodí a ve svazcích těžkých nabitých částic využívaných mimo jiné i v radioterapii. Vystudovala Fakultu jadernou a fyzikálně inženýrskou Českého vysokého učení technického v Praze, kde v roce 2006 získala doktorát v oboru jaderné inženýrství. Po jeho dokončení absolvovala roční postdoktorandský pobyt na pracovišti NIRS (Chiba, Japonsko). Od roku 2003 působí v Ústavu jaderné fyziky AV ČR, v. v. i., na Oddělení dozimetrie záření, kde v letech 2015–2023 vedla skupinu Dozimetrie a mikrodozimetrie. Od roku 2023 zastává funkci zástupkyně vedoucí oddělení.
Ing. Martin Kákona, Ph.D.
Ing. Martin Kákona, Ph.D. je výzkumník a konstruktér elektroniky v Ústavu jaderné fyziky AV ČR, zaměřený na kosmické záření a vývoj otevřených dozimetrických systémů AIRDOS a SPACEDOS. Absolvoval ČVUT (FJFI i FEL) a získal doktorát z jaderného inženýrství. Nyní působí na stáži v NASA a Lawrence Berkeley National Laboratory jako držitel Fulbright-Masarykova stipendia, kde se věnuje analýze dat z ISS. Více než dvě dekády pracoval v kybernetické bezpečnosti (S.ICZ, dříve DECROS), kde vedl vývoj prvního českého šifrovacího mikroprocesoru. Je autorem tří patentů, více než 20 vědeckých publikací a spolutvůrcem modulární elektroniky MLAB. Na FJFI ČVUT vyučuje Návrh polovodičových detektorů. Jako manažer řídil granty v objemu přes 150 milionů Kč.