X射线太空望远镜的专业知识利用，小巧轻便辐射监测装置

2020.03.31

东京理科大学理工学院物理系幸村实验室

在太空中创建第二个地球的“太空殖民地”概念。作为一种使人类能够进入太空并解决人口爆炸问题的方法，研究已经进行了一段时间，但为了使之成为现实，仍有许多问题需要解决。在这种情况下，东京理科大学成立了太空殖民地研究中心，通过产学官之间的合作，通过开放式创新，研究和开发有助于实现太空殖民地和解决地球上各种问题的技术。这次，我们采访了“太空生活质量系统设计团队”的木村新一教授和幸村贵吉教授，他们正在进行研究，以利用正在研究的民用技术在太空中的应用。

（采访/文/鸟岛真也照片/Chisato Kurotaki <Amana>）

第一部分：东京理科大学理工学院物理系教授幸村贵吉

以小巧轻便的辐射监测设备实现安全舒适的太空生活

望远镜杂志（TM）──我向木村新一教授询问了太空生活质量/系统设计团队的作用和目的，但幸村教授的实验室在其中发挥了什么作用？

幸村──太空生活质量/系统设计团队的目标是思考将出现的困难并解决这些问题，以实现每个人都可以生活在太空（例如太空殖民地）的未来时代。在东京理科大学，我们拥有来自各个领域的研究人员，我们希望与外部研究人员和公司合作，通过调动以前与太空无关的技术和知识来实现这一目标。

我们的实验室正在考虑通过辐射研究来为此做出贡献。当人类暴露于宇宙射线（穿过太空的高能辐射）时，可能会导致癌症的发生。阻止辐射很困难，但通过制造监测辐射的探测器并让生活在太空中的人们佩戴它们，可以保护他们的安全和健康。例如，通过不断监测太空殖民地和外太空工作人员受到的辐射类型，可以向长期在外太空工作的人员发出实时警告，例如“超量暴露是危险的”。

TM──请介绍一下探测器的发展现状和前景。

幸村──虽然有一种装置已经在国际空间站（ISS）的演示级使用，但它的缺点是长宽约30厘米，厚约15厘米，比饭盒更大、更重，而且耗电量很大。如果我们希望有一天每个人都可以在太空中生活，我们将需要体积小、重量轻且功耗低的设备。

我们的目标是使其成为手掌大小的设备。如果这成为现实，您将可以随时随身携带它们，或者将它们附着在群体的不同位置以进行监控。

我们的实验室拥有开发可安装在人造卫星上并在太空中实际运行的探测器的记录，例如太空 X 射线望远镜，因此我们的目标是利用这一经验使它们变得更小、更轻。此外，宇宙射线有多种类型，例如质子束、电子束和伽马射线，我们希望能够通过一台设备来分析和监测它们。此外，我们还正在考虑安装通信设备，创建一个系统，将获取的数据自动传输到地球等，并自动发送警报以警告危险。

辐射监测仪稳定直流电源
用作电源的设备，用于向辐射监视器施加电压，或向将模拟信号转换为数字信号的 ADC（模数转换器）电路施加电压。

TM──使其变得更小、更轻时是否存在任何问题？

幸村──当设备配备多种功能并变得更小时，电路变得更密集，从而产生影响操作的电噪声。为了解决这些问题，我们目前正处于创建和测试原型的阶段。

正在开发的用于宇宙X射线观测的CMOS图像传感器
它将安装在计划于2020年代中期发射的太空望远镜上，用于探测（观测）星系、黑洞等各种天体发出的X射线，用于天体成像和光谱观测。

幸村──此外，测量辐射本身的设备可能会因强辐射而损坏。具体来说，当辐射进入探测器时，一些辐射会带电，这可能会造成损坏并损坏电子元件。因此，我们正在开发的探测器具有抵消带电的功能。事实上，我们正在测试原型机，将其暴露在人为的强辐射下，看看它能承受多久，到目前为止我们发现它能承受比常规产品强得多的辐射。