Les scientifiques du US Naval Research Laboratory ont lancé le deuxième instrument de rayonnement d’iodure de strontium (SIRI-2) en décembre 2021 à bord du programme d’essais spatiaux (STP) Sat-6. SIRI-2, un spectromètre à rayons gamma, démontrera les performances de la technologie de détection des rayons gamma à l’iodure de strontium dopé à l’europium avec une surface active suffisante pour les besoins opérationnels du ministère de la Défense (DoD).
La première mission SIRI a été lancée le 3 décembre 2018 à bord de STP Sat-5 avec une mission d’un an pour étudier la réponse du détecteur au rayonnement de fond en orbite terrestre basse (LEO). L’instrument SIRI-2, beaucoup plus grand, fonctionne sur une orbite géosynchrone où le fond de rayonnement est de composition significativement différente.
« La technologie démontrée dans SIRI-2 devra détecter de petites signatures ou signaux de rayonnement dans les champs de rayonnement de fond très variables trouvés dans l’espace », a déclaré Lee Mitchell, Ph.D., physicien de recherche au LNR. « L’instrument étudiera également les phénomènes transitoires, tels que les éruptions solaires au cours de la mission d’un an. »
La gamme d’instruments SIRI est conçue pour qualifier dans l’espace les nouveaux matériaux de scintillateur gamma et l’électronique de lecture.
Un scintillateur est un matériau qui présente la propriété de luminescence lorsqu’il est excité par un rayonnement ionisant et est couramment utilisé pour la détection de rayonnement. Les matériaux luminescents, lorsqu’ils sont frappés par des particules entrantes, absorbent son énergie et réémettent l’énergie absorbée sous forme de lumière visible.
L’instrument testera également la nouvelle technologie Silicon Photomultiplier (SiPM) qui convertit la lumière de scintillation en signaux électroniques et devrait remplacer les tubes photomultiplicateurs conventionnels. Ces matériaux et composants électroniques, à des degrés divers, réagissent différemment au rayonnement de fond intense en orbite.
« Nous espérons montrer que cette technologie peut être utilisée dans l’espace, car il peut être difficile pour certaines technologies développées pour des applications terrestres de fonctionner dans l’environnement spatial difficile », a déclaré Mitchell.
Le DoD utilise des détecteurs à scintillation dans l’espace depuis le programme de détection nucléaire à haute altitude Vela des années 1960. La technologie des scintillateurs est largement utilisée dans la communauté scientifique dans des domaines tels que l’astrophysique et les sciences solaires et terrestres. « Bien que nous ayons réduit le coût, le poids et la puissance d’instruments de taille comparable », a déclaré Mitchell, « ces améliorations ont conduit à une plus grande sensibilité et, à leur tour, améliorent la détection et l’identification de la source. »
SIRI-2 a terminé la vérification en orbite le 10 janvier. Mitchell a déclaré: « Jusqu’à présent, l’instrument fonctionne bien. »
Une chose qui enthousiasme Mitchell et son équipe est de voir la reprise de l’activité solaire. Le cycle solaire est un changement de 11 ans dans l’activité du soleil mesuré en termes de variations du nombre de taches solaires observées sur la surface solaire, et la mission est bien alignée avec le pic du cycle solaire 25.
« Alors que le pic du cycle solaire devrait se produire en 2025, il semble que le soleil montre une activité significative plus tôt que prévu », a déclaré Mitchell. « L’activité des éruptions solaires est la plus active au plus fort du cycle solaire, nous espérons donc non seulement qualifier une nouvelle technologie spatiale pour le DoD, mais également apporter des contributions significatives à la physique solaire en étudiant les rayons gamma émis lors des éruptions solaires. »
Dans le prolongement de SIRI-2, SIRI-3 utilisera les connaissances acquises lors des missions précédentes pour développer un grand prototype d’instrument qui devrait être lancé fin 2025.
S. Singer, Le programme satellite Vela pour la détection des détonations nucléaires à haute altitude, Actes de l’IEEE (2008). DOI : 10.1109/PROC.1965.4470