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Mesurer le rayonnement

Pour les astronautes qui travaillent dans l’espace, il est important de mesurer la dose totale de rayonnement cosmique absorbée.

La mesure réelle et la comparaison des rayonnements absorbés constituent un problème complexe, car chaque type de rayonnement incident interagit différemment avec les atomes et les molécules qu’elle rencontre.

Par exemple, les os absorbent les protons plus facilement que les muscles; et les protons de 3 MeV sont moins dangereux biologiquement que les particules alpha de 3 MeV.

Afin d’obtenir des mesures utiles sur une dose absorbée, on doit répondre aux exigences suivantes :

1. La sensibilité relative des tissus et organes du corps humain à divers types de rayonnements ionisants doit être connue (c.-à-d. l’efficacité relative (impact biologique) de chaque type de rayonnement doit être connue).

2. La quantité totale d’énergie absorbée pour chaque type de rayonnement doit être connue. Système EVARM complet.

   

   La grosse boîte contient l’équipement électronique pour l’étalonnage et l’enregistrement du dosimètre. Les données du dosimètre peuvent être téléchargées sur un ordinateur portable pour effectuer des analyses et transférer les données. Les dosimètres sont les petits appareils autonomes déposés devant le portable.

Au cours du dernier siècle de médecine, les scientifiques ont recueilli énormément de données sur la sensibilité radiologique des tissus et organes humains aux rayonnements de divers types, incluant les photons hautement énergétiques et les particules hautement énergétiques. Pour les astronautes qui travaillant dans l’espace, ce sont presque seulement des protons qu’ils absorbent. La première condition est donc facilement respectée.

Le problème est donc de déterminer combien d’énergie du rayonnement cosmique incident est absorbée (découlant presque exclusivement de protons solaires et galactiques). Pour résoudre ce problème, des scientifiques canadiens ont mis au point un très petit dosimètre très précis, pouvant facilement être porté par les astronautes pour mesurer la dose qu’ils absorbent.

Grâce à son petit format, le dosimètre EVARM (ExtraVehicular Activity Radiation Monitor) permet aux astronautes de le porter durant leurs activités extravéhiculaires. Le coeur du dosimètre EVARM est un petit cristal solide qui subit un changement léger, mais détectable, en réaction à l’impact d’une particule hautement énergétique telle qu’un proton. Le changement subit par ce cristal est irréversible et, ainsi, le cristal contient une trace permanente de tous les impacts de protons.

Le cristal produit un léger voltage lorsqu’un courant est appliqué. Le voltage produit dépend des impacts de particules déjà survenus dans le cristal. Pour mesurer la dose absorbée, le voltage produit par le cristal est mesuré avant et après l’exposition. La différence entre le voltage initial et le voltage final produits par le cristal est étalonnée pour que cette différence de voltage soit convertie en millisieverts de dose absorbée.

EVARM peut mesurer des doses absorbées allant de 0,5 mSv à 10 Sv.

La photo suivante montre un gros plan d’un des trois dosimètres du scaphandre et un diagramme de leur emplacement sur le corps de l’astronaute durant une EVA.

Les dosimètres ne requièrent aucun branchement durant leur utilisation. Ils ne sont branchés à de l’équipement électronique externe que pour l’étalonnage et la lecture (des données).

Des unités de mesure communes pour mesurer les rayonnements électromagnétiques et corpusculaires

Il existe plusieurs unités pour mesurer les niveaux de rayonnement ionisant :

1. Le Roentgen, R est la mesure de la dose d’exposition à un rayonnement ionisant.
   1 R = 2,58 x 10^-4 C/kg (coulombs par kilogramme) d’air sec à température et pression normales.
   Non utilisé pour le rayonnement corpusculaire.

2. La dose de rayonnement absorbée (ou rad pour radiation absorbed dose)
   1 rad = 0,01 J/kg.
   Utilisé pour tous les types de rayonnement ionisant.

3. L'unité d'équivalent de dose (ou rem pour roentgen equivalent man) rem = rad x QF (facteur de qualité) qui ajuste l’exposition pour mesurer l’effet biologique de divers types de rayonnement.

4. Une unité appelée équivalent de dose est le mSv (millisievert).

   Le sievert (Sv) est une dose absorbée de 1 J/kg (tel que stipulé par la Commission internationale de protection radiologique).

   Lorsqu’ils travaillent dans l’espace, les astronautes portent le dispositif canadien EVARM pour mesurer la dose totale de rayonnements provenant des électrons et des protons durant leur activité extravéhiculaire. Les « badges » contenant les capteurs de rayonnements électroniques sont placés sur le corps de l’astronaute, près de sa peau (c.-à-d. sous le scaphandre).

   L’unité de mesure est le mSv (1 mSv = 100 mrem).