Ensaio de medição da Radiação Ionizante em Voo

Ensaio de medição da Radiação Ionizante em Voo Marco Aurélio Barros Fortes 1 ; C.A. Federico 1 ; M. A. Pereira 1 ; H. H. C. Pereira 1 ; H. F. S. Santos 1 ; A. C. M. Prado 1 ; G. C. Viegas² 1 Instituto de Estudos Avançados ; ² Instituto de Pesquisa e Ensaio de Voo - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 521 de 868 - - - -

Anomalia Magnética da América dos Sul (AMAS) Efeitos 90em satélites: Problemas observados desde 1975 60 6,660E+04 6,108E+04 Latitude (graus) 30 0-30 -60 AMAS 5,555E+04 ( Valores em nt ) 5,003E+04 4,450E+04 3,898E+04 3,345E+04 2,793E+04 2,516E+04 2,378E+04 2,309E+04 2,240E+04-90 -180 Campo -150-120 magnético -90-60 -30terrestre 0 a 60uma 90 120 altitude 150AMAS 180 de 12 km, calculado utilizando Longitude o modelo (graus) geomagnético IGRF2011 RADIATION and the International Space Station: recommendations to reduce risk, Washington, DC: National Academy Press, 2000. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 526 de 868 - - - -

Principais Efeitos em eletrônica Single Bit Upset e Multiple Bit Upset (MBU). Single Event Functional Interrupt (SEFI). - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 527 de 868 - - - -

Motivação - outros efeitos 7 de outubro de 2008, um Airbus A330-303 operado pela Qantas Airways, a caminho de Perth para Cingapura, a 37.000 pés uma das três unidades de dados inerciais do avião teve uma falha, fazendo com que dados incorretos pudessem ser enviados aos sistemas de controle de voo do avião. Pelo menos 110 dos 303 passageiros e 9 dos 12 membros da tripulação ficaram feridos. As lesões de 12 dos ocupantes eram graves, e outros 39 ocupantes necessitaram de tratamento em um hospital. Uma SEU foi a única causa potencial não descartada para as avarias. Todas as outras causas potenciais encontradas foram consideradas "pouco provável" ou "muito pouco provável (ATSB Transporte Relatório de Segurança de Aviação Investigação ocorrência AO-2008-070 final) - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 528 de 868 - - - -

Correlação da Teoria O estudo busca relações entre as medidas de radiação ionizante em diferentes altitudes a bordo de aeronaves, dentro da AMAS, relacionando aos fatores geomagnéticos. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 529 de 868 - - - -

Equipamento utilizado Neste experimento foi utilizado um espectrômetro de partículas modelo Liulin 6B. Este equipamento é capaz de detectar a radiação ionizante baseado em diodos tipo PIN, de forma a registrar o fluxo de partículas que depositam energia entre 0,0407 MeV e 20,83 MeV no elemento sensor e representá-lo em um espectro de 256 canais de resolução. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 530 de 868 - - - -

Simulação Alguns códigos computacionais podem ser utilizados para estimar o fluxo de várias partículas, considerando variáveis como rigidez magnética, coordenadas geográficas, data, atividade solar, entre outros. No presente estudo foi utilizado o código EXPACS, desenvolvido a partir de simulações da interação da radiação cósmica pelo método de Monte Carlo. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 531 de 868 - - - -

Metodologia A medição da radiação incidente foi realizada em aproveitamento de uma missão realizada no dia 08/03/2015 com decolagem do aeroporto de São José dos Campos, SP em um C99 (Embraer-145), com destino à Canoas, RS e posterior retorno. Tal rota cruza uma região fortemente afetada pela AMAS. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 532 de 868 - - - -

Metodologia Foram comparados os dados do fluxo de radiação coletados pelo Liulin-6B com o perfil dos resultados obtidos pelo EXPACS, afim de observar o comportamento do fluxo de nêutrons no campo atmosférico em relação às contagens de partículas registradas pelo equipamento. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 533 de 868 - - - -

Metodologia Missão Etapa Posição SJC- Canoas Canoas- SJC 1 2 3 4 Compartimento de bagagem superior Seção traseira da cabine de passageiros Meio da cabine de passageiros Seção dianteira da cabine de passageiros Hora início Hora final 19:40 21:49 22:45 23:50 23:50 00:20 00:20 01:06 - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 534 de 868 - - - -

Resultados Acompanhamento dos parâmetros geoespaciais Índices Fluxo de Geomagnéticos Nêutrons 9 8 7 6 5 KP 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 KSA 4 3 2 1 0 08/03/2015 18:00 08/03/2015 21:00 09/03/2015 00:00 09/03/2015 03:00 - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 537 de 868 - - - -

Resultados Liulin-6B Espectro de Canais Contagem por canal 400 350 300 250 200 150 100 Maior incidência de radiações de baixo LET Etapas: 1 2 3 4 Relacionado ao LET da partícula incidente (em análise) 50 0 0 5 10 15 50 100 150 200 250 Canal - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 539 de 868 - - - -

Conclusões Foi observado o aumento do fluxo de partículas com o ganho de altitude da aeronave, detectado pelo Liulin-6B. Este aumento foi confirmado por meio do cálculo realizado pelo código EXPACS, o que demonstra semelhanças no aumento da intensidade do fluxo de nêutrons com o incremento da altitude. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 540 de 868 - - - -

Conclusões Embora é observado pelo código EXPACS o efeito da latitude no campo de radiação incidente, são necessários mais dados para obter resultados que evidenciem mais claramente este comportamento. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 541 de 868 - - - -

Conclusões Apesar que o trabalho tenha determinado o espectro das partículas incidentes em termos de canais de energia, a baixa estatística não permitiu observar diferenças entre os espectros coletados em cada região da aeronave. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 542 de 868 - - - -

Trabalhos futuros Relacionar dados do campo da radiação incidente com o LET. Estudar a variação do fluxo de radiação no interior da aeronave. Continuidade da avaliação dos parâmetros do campo de radiação na região da AMAS, correlacionando-o com parâmetros geoespaciais. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 543 de 868 - - - -

Comentário Ressalta-se a importância de dar continuidade ao presente estudo de forma a poder-se caracterizar o campo de radiação incidente na região do Brasil, principalmente para a região da anomalia AMAS, e fortalecer a cooperação entre as Instituições envolvidas, já que trata-se de capacitação inédita na América do Sul. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 544 de 868 - - - -

Agradecimentos Ao IPEV pelos voos em aproveitamento, para aquisição de dados de fluxo de radiação. Os autores agradecem ao CNPq pelo financiamento dos projetos ERISA (http://erisa.ieav.cta.br) e DRIEAB (Processos CNPq 402209/2013-3 e 481432/2013-2). Ao EMBRACE pelo fornecimento dos dados de Ksa, ao German Reseach Center for Geosciences pelos dados de Kp. Neutron Bartol Research pelo fornecimento dos dados de nêutrons nas estações de solo. - - - - Anais do 8º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2015) - Direitos Reservados - Página 545 de 868 - - - -