Dans un vaisseau spatial, afin de protéger à la fois l'équipage et l'électronique des radiations, il est obligatoire d'investir dans des systèmes efficaces de surveillance des rayonnements. La Station spatiale internationale (ISS), tout comme le Grand collisionneur de hadrons du CERN, est un environnement de rayonnement complexe qui nécessite des appareils de dosimétrie sur mesure. Les technologies basées sur la fibre optique peuvent fournir des mesures de dose de rayonnement à la fois distribuées et ponctuelles avec une grande précision.

Le 18 août, L'astronaute de l'ESA Thomas Pesquet a activé l'expérience Lumina à l'intérieur de l'ISS dans le cadre de la mission ALPHA. Développé sous la coordination de l'Agence spatiale française, CNES, et avec la participation du CERN, le Laboratoire Hubert Curien de l'Université Jean-Monnet-Saint-Étienne, et iXblue, ce projet utilise deux fibres optiques de plusieurs kilomètres de long comme dosimètres actifs pour mesurer les rayonnements ionisants dans l'ISS avec une très haute sensibilité.

Daniel Ricci, responsable de la section Fibre Optique du département Ingénierie du CERN, explique :« Lorsqu'ils sont exposés à l'environnement radiatif de l'espace, les fibres optiques subissent une perte partielle de puissance transmise, ce que nous appelons l'atténuation induite par le rayonnement." Diego Di Francesca, chef de projet fibre-dosimétrie dans l'équipe, décrit en détail le fonctionnement du dosimètre :« À l'aide d'un canal de contrôle de référence, l'atténuation induite par le rayonnement de certaines fibres optiques spéciales peut être mesurée avec précision et mise en relation avec la dose ionisante totale. La sensibilité de l'appareil est principalement régie par la longueur de la fibre. Selon la conception du dosimètre, plus le dosimètre à fibre optique est long, plus c'est sensible."

Afin d'éviter les dommages induits par les rayonnements à l'électronique à l'intérieur des accélérateurs, Le CERN travaille depuis six ans avec des capteurs de rayonnement à base de fibres optiques. Fort de cette expérience, Le CERN a apporté une contribution technique à Lumina en aidant à l'analyse théorique de l'architecture optimisée des dosimètres et en réalisant les tests d'irradiation à faibles et fortes doses nécessaires à l'étalonnage de l'instrument. Une fois l'expérience complètement installée par Thomas Pesquet, Le CERN contribuera également à l'analyse des données au sol et en vol de l'expérience au cours de ses un à cinq ans d'exploitation.

"Un défi de Lumina est d'être suffisamment sensible pour mesurer de faibles variations de taux de rayonnement, compte tenu du blindage fourni par la coque de l'ISS. L'étalonnage effectué au CERN, sur un modèle de référence au sol, nous permettra de post-traiter les mesures et conduira à des résultats précis, " explique Florence Clément, chef de projet de l'expérience Lumina au CNES/CADMOS. « Nous sommes convaincus que l'ISS n'est qu'une première étape pour les dosimètres à fibre optique alors que nous nous aventurons plus loin dans l'espace. À mesure que nous nous éloignons de la Terre, les niveaux de rayonnement augmentent, et il en va de même de la nécessité d'une surveillance fiable des doses. »

En contribuant à cette expérience, Le CERN continue de démontrer sa valeur ajoutée pour le secteur spatial. « Cette expérience commune dans l'espace est un résultat important de l'accord-cadre de collaboration établi entre le CERN et le CNES il y a quelques années, avec un accent particulier sur les questions de rayonnement, " souligne Enrico Chesta, Coordinateur des applications aérospatiales au sein du groupe Transfert de connaissances du CERN. « Pour surveiller les dommages causés par les radiations à l'électronique, Le CERN a développé des instruments qui peuvent également être utilisés sur des satellites. Dans le domaine des essais d'irradiation, nos installations techniques uniques sont capables de reproduire une variété d'environnements représentatifs des conditions spatiales de rayonnement les plus extrêmes."