Эксперимент «БТН-Нейтрон» на Российском Сегменте МКС: теперь будем смотреть вперёд

В установленной конфигурации защитных экранов детекторам прибора БТН-М2 будет открыто поле зрения для потока нейтронов, приходящих из направления орбитального полёта МКС. Теперь прибор будет «смотреть вперёд»: основной вклад в регистрируемый поток будут вносить частицы, которые возникают в верхних слоях земной атмосферы впереди станции под воздействием галактических и солнечных космических лучей. При полёте от экватора к полюсам этот поток должен будет возрастать, при полёте от полюсов к экватору — уменьшаться.

Также детекторы будут регистрировать вторичные нейтроны, которые рождаются в веществе самой станции под действием галактических и солнечных частиц высоких энергий. При этом в установленной сегодня конфигурации «вперёдсмотрящего» основным источником детектируемого собственного нейтронного излучения МКС станет американский сегмент, находящийся в поле зрения прибора.

Во время полёта в «открытой» конфигурации с 30 июля по 13 августа 2026 г. гамма-спектрометр в составе аппаратуры БТН-М2 в период с 18 до 23 часов UTC 30 июля зарегистрировал эффект значительного возрастания потока гамма-излучения в диапазоне энергий 400–1000 килоэлектронвольт (кэВ) на участках орбиты вблизи Северного и Южного полюсов Земли (см. рисунок ниже).

Возрастание приполярного гамма-излучения, вероятно, связано с воздействием на ионосферу и верхнюю атмосферу Земли потока энергичных протонов от имевшего место в это время солнечного протонного события (СПС). В условиях спокойного Солнца гамма-лучи на высоких геомагнитных широтах генерируются в атмосфере и в материалах МКС частицами галактических космических лучей, которые в среднем обладают гораздо большими энергиями, чем частицы от Солнца. При этом во время СПС 30 июля на орбите МКС не возрастали потоки нейтронов и фотонов с энергиями 511 кэВ (такие фотоны рождаются от аннигиляции электронов и позитронов). Это указывает на то, что солнечные протоны этого СПС, вероятно, не обладали достаточными энергиями для генерации в земной атмосфере каскадов реакций с рождением нейтронов и электрон-позитронных пар (рисунок ниже).

Наблюдавшееся повышение радиационного фона от гамма-лучей не сопровождалось радиационным риском для экипажа, так как солнечная вспышка имела относительно небольшую интенсивность и на основных участках орбиты на низких широтах поток протонов от Солнца отклонила земная магнитосфера. Однако в будущих пилотируемых экспедициях в дальний космос за пределы земной магнитосферы интенсивные солнечные протонные события станут значительным фактором радиационного риска. Решение задач радиационной безопасности экипажа в дальнем космосе является одной из целей эксперимента «БТН-Нейтрон».

Эксперимент «БТН-Нейтрон» проводится с 2007 г. в составе приборов БТН-М1 снаружи модуля «Звезда» и БТН-М2, который работает с декабря 2024 г. в гермоотсеке модуля «Наука». Оба прибора разработаны в отделе ядерной планетологии ИКИ РАН.

Цель эксперимента — изучение пространственной и временной переменности потоков нейтронов и гамма-лучей в околоземном космическом пространстве и испытания средств нейтронной радиационной защиты для будущих пилотируемых полётов в дальний космос.