文档介绍：2014 年春季学期研究生课程考核
(结课论文)
考核科目
:空间环境与光电系统防护技术
学生所在院(系)
: 航天学院21系
学生所在学科
: 物理电子学
学生姓名
: 陈毅强
学号
: 13S121013
学生类别
: 非委培
考核结果
阅卷人
辐射环境监测
引言
航天器在轨期间将受到各种空间环境因素的强烈作用。空间环境因素多种多样,主要有电磁辐射、带电粒子辐射、高真空、冷黑环境、原子氧侵蚀以及微流星和空间碎片的撞击等。会对航天器表面材料的性能产生很大的影响,尽管 30 多年的载人太空飞行积累了大量的空间辐射数据, 但仍然不能完全确定航天员在太空中所受到的辐射风险。这主要是由于空间辐射环境的复杂性, 例如航天任务持续时间、太阳活动周期的特定阶段、太阳粒子事件的次数和强度、防护层情况以及低地轨道高度和倾角等因素都会产生不同的辐射影响。因而, 空间辐射测量工作仍然是辐射防护领域面临的最大挑战之一。
关键词:空间辐射环境辐射环境检测国内外辐射环境检测
空间辐射环境简介
空间辐射来源
在 LEO 轨道(低地轨道)中,辐射的来源主要有 3 种:
太阳粒子事件( SPEs);
电离辐射的一个主要来源是在太阳耀斑和日冕物质抛射( CME) 期间由太阳发射出的几乎完全电离的等离子体, 包括质子、电子和原子序数直到铁的重离子。这种等离子体流也叫太阳风, 其导电性很强, 在太阳系中形成行星际磁场( IMF) 。从空间辐射健康角度看, 我们最关心的是质子, 这是由于质子所占比例大及高能量。这样的太阳粒子事件主要集中在太阳 11 年周期的太阳活动极大年期间, 而在太阳活动极小年发生次数相对较少。太阳粒子事件有不同的定义, 主要区别是质子通量不同。把质子能量大于 30 MeV、通量大于或或的事件叫太阳粒子事件。SPEs 事件发生的频率不固定, 但在一个太阳周期大约发生 50 次左右。严重的太阳粒子事件是指质子能量大于 30 MeV、通量大于的事件。这样大规模的事件一个周期大约会发生一二次。有记录的最大的 SPEs 事件之一发生在 1972 年 8 月, 恰好发生在阿波
罗 16 和阿波罗 17( Apollo) 执行月球任务间隙。如果在此事件期间, Apollo 飞船处在往返月球途中, 航天员很可能会遭受致命的急性辐射疾病。
银河系宇宙射线( GCRs);
银河系宇宙射线是来自太阳系以外的带电粒子, 在整个行星际空间的分布被认为是相对稳定、各向同性的。GCRs 粒子的能谱范围很宽, 在几十到1012MeV 之间。如果不考虑地球磁场的影响, 能量越高的粒子, 其通量也越低。在太阳系, GCRs 粒子的能谱峰值在 1 GeV 左右。GCRs 包含 98%的质子和重离子及 2%的正负电子。高能重离子(HZE), 尤其是相对富含的铁离子具有很高的线性能量传递(LET)和很强的穿透性, 其辐射损伤能力非常强。能量在 1 GeV 以下的 GCRs 粒子通量受到太阳活动周期的影响。在太阳活动极大年, 太阳风最强, IMF 磁场也最强, 此时通量被削弱的程度最大; 在太阳活动极小年, 通量被削弱的程度最小。
在赤道附近地磁磁场线平行于地球表面, 大部分带电荷能粒子被地磁场所偏转。而在地磁场的南北极,由于磁场线垂直于地球