Ajustement de la configuration de l'équipement BTN-M2 dans le segment russe de la Station spatiale internationale, poursuite des observations des rayonnements neutroniques et gamma

Le 13 août 2026, lors de la mission ISS-75 à bord de la Station spatiale internationale, les cosmonautes russes Piotr·Doubrov et Anna·Kikina ont procédé à un ajustement de la configuration de l'équipement scientifique BTN-M2 dans le module laboratoire « Nauka » du segment russe de l'ISS.

Figure 1. Profils des rayons gamma (énergie inférieure à 500 keV, courbe noire), des photons de 511 keV produits par l'annihilation électron-positon (courbe verte) et des neutrons de haute énergie (courbe rouge) détectés par l'instrument BTN-M2 embarqué sur l'ISS du 30 au 31 juillet 2026. Les flèches rouges indiquent les phases d'augmentation du flux de rayons gamma lors du survol par l'ISS des régions de hautes latitudes terrestres pendant l'événement de protons solaires (SPE). Les lignes pointillées représentent les temps d'arrivée des protons solaires, d'après les données du satellite météorologique géostationnaire GOES-18. Source : Département de planétologie nucléaire de l'Institut de recherche spatiale de l'Académie des sciences de Russie

Après l'ajustement de la configuration du bouclier de protection, le détecteur BTN-M2 disposera d'un champ de vision élargi, permettant de mesurer le flux de neutrons dans la direction de vol orbital de l'ISS. Dans cette configuration dite « visée avant », les neutrons enregistrés par l'équipement proviennent principalement de la haute atmosphère terrestre située devant la station, leur production étant liée à l'interaction des rayons cosmiques galactiques et des rayons cosmiques solaires. Le flux correspondant augmente lorsque la station se déplace de l'équateur vers les pôles et diminue lors du trajet inverse.

Le détecteur enregistrera également les neutrons secondaires produits à l'intérieur de la station par les particules galactiques et solaires de haute énergie. Dans la configuration actuelle de « visée avant », le segment américain, situé dans le champ de vision de l'instrument, constitue l'une des sources importantes de rayonnement neutronique détectable à bord de l'ISS.

Au cours du vol en configuration « ouverte » du 30 juillet au 13 août 2026, le spectromètre gamma de l'équipement BTN-M2 a enregistré une variation notable : entre 18 h et 23 h UTC le 30 juillet, lors du survol par l'ISS des segments orbitaux proches des pôles Nord et Sud, le flux de rayonnement gamma dans la gamme de 400—1000 keV a considérablement augmenté.

Les chercheurs estiment que cette augmentation du rayonnement gamma dans les régions polaires pourrait être liée à l'événement de protons solaires survenu à cette période. Le flux de protons solaires, en pénétrant dans l'ionosphère et la haute atmosphère terrestres, peut déclencher une réponse radiative correspondante. Pendant les périodes d'activité solaire calme, les rayons gamma aux latitudes géomagnétiques élevées sont principalement produits par l'interaction des particules de rayons cosmiques galactiques avec l'atmosphère et les matériaux structurels entourant l'ISS, ces particules ayant généralement une énergie moyenne supérieure à celle des particules solaires.

Toutefois, lors de l'événement de protons solaires du 30 juillet, aucune augmentation du flux de neutrons ni du flux de photons de 511 keV n'a été observée sur l'orbite de l'ISS. Les photons de 511 keV proviennent généralement du processus d'annihilation électron-positon. Ce résultat indique que l'énergie des protons générés lors de cet événement de protons solaires était probablement insuffisante pour déclencher dans l'atmosphère terrestre des réactions en cascade produisant des neutrons et des paires électron-positon.

Cette augmentation du rayonnement gamma de fond n'a présenté aucun risque radiologique pour les cosmonautes. Selon les données disponibles, cela s'explique par l'intensité relativement faible de l'éruption solaire en question, ainsi que par la déviation du flux de protons solaires par la magnétosphère terrestre sur les segments orbitaux critiques de basse latitude. Toutefois, pour les futures missions habitées en espace lointain, au-delà de la protection de la magnétosphère terrestre, les événements de protons solaires intenses pourraient représenter un risque radiologique significatif. L'étude des questions de sûreté radiologique des astronautes en espace lointain constitue précisément l'un des objectifs majeurs de l'expérience BTN-Neutron.

Figure 2. Spectre énergétique des comptages de rayons gamma dans les régions polaires de l'orbite de l'ISS du 30 juillet 2026 entre 19 h et 23 h UTC, la courbe rouge représentant le maximum de l'événement de protons solaires (SPE) et la courbe noire la période d'activité solaire calme. La flèche indique la raie spectrale des photons à 511 keV, produite lors du processus d'annihilation électron-positon. Source des données : Département de planétologie nucléaire de l'Institut de recherche spatiale de l'Académie des sciences de Russie

L'expérience BTN-Neutron fonctionne depuis 2007 et comprend l'instrument BTN-M1 installé à l'extérieur du module Zvezda, ainsi que l'instrument BTN-M2 opérationnel depuis décembre 2024 dans le module pressurisé Nauka. Les deux équipements ont été développés par le Département de planétologie nucléaire de l'Institut de recherche spatiale de l'Académie des sciences de Russie. Cette expérience vise à étudier les variations spatio-temporelles des flux de neutrons et de rayons gamma dans l'espace proche de la Terre, ainsi qu'à tester des systèmes de protection contre les rayonnements neutroniques destinés aux futures missions habitées en espace lointain.