Description et fonctionnement de l’instrument

DORN est constitué d’un spectromètre de particules alpha (ou noyaux d’hélium), mesurant leur énergie entre 1 et 12 Méga Electron Volts (MeV). Il est conçu pour détecter les particules alpha (noyau d’Hélium) émises par le radon et le polonium, l’un de ses descendants radioactifs, lors de leur désintégration (celles-ci ont une énergie bien connue, qui permet de les identifier). Ces particules seront captées par des détecteurs silicium formant une surface totale de détection de 40 cm², organisés en 8 Unités de détection, orientées vers le ciel (pour la mesure du radon) et vers le sol lunaire (pour la mesure du polonium). Chaque Unité de détection est constituée de deux détecteurs montés dos à dos (détecteur Front/détecteur Back) de façon à mesurer et soustraire le bruit de fond et séparer particules alpha et protons du vent solaire, la principale source de bruit radiatif attendue. 

Chaque particule pénétrant les détecteurs y génère une impulsion de courant qui est transformée en impulsion de tension, amplifiée et mise en forme, dont on va mesurer l’amplitude et le nombre, pour former des spectres qui seront envoyés sur Terre. Le nombre de particules y sera classé en fonction de leur énergie. L’instrument est adapté aux conditions de pression (vide) et de température (entre -40 °C et +60 °C) qui seront rencontrées pendant la mission. Une petite source de calibration embarquée (Polonium-209), qui émet des particules alpha à une énergie connue, est positionnée devant chaque Unité de détection pour corriger les dérives des spectres avec la température et pour vérifier le bon fonctionnement de l’instrument. 

La détection des particules alpha se fait sur quelques dizaines voire centaines de mètres autour de l’atterrisseur, avec une sensibilité 10 fois plus grande que celle des instruments qui ont cherché dans le passé à mesurer le radon depuis l’orbite lunaire. Le principal défi est la courte période de mesure imposée par le profil de la mission et l’activité solaire importante de 2024.