学生航天学院21系物理电子学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一．空间辐射环境简介1.1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：(1)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30MeV、通量大于106cm-2或3*106cm-2或107cm-2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30MeV、通量大于1O10cm-2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。(2)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10i2MeV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1GeV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1GeV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表面,高纬度的GCRs粒子就能沿着磁力线进入两极。因此,LEO航天器在通过两极时受到的GCRs辐射通量最大,在赤道时最小。(3)地球磁场捕获的荷能电子和质子,组成地球的辐射带(ERBs).1.2空间辐射环境模型(1)SPEs模型：一般来说,SPEs粒子通量是随机性的,因此必须用统计的方法进行处理。(2)GCRs模型：关于计算GCRs通量的模型,早期的CREME模型已经被更新的模型取代，包括Badhwar和O'Neill模型(包含在SIREST程序中)及Nymmik模型(包含在CREME96程序中)。这些新的模型是基于太阳调制作用的扩散和对流理论。对于太阳活动极大年和极小年的GCRs质子通量峰值，SIREST程序预测的要比CREME96程序预测的高3倍。原因尚不清楚，部分原因可能是二者使用不同的地磁场函数。(3)ERBs模型：ERBs模型现在主要还是基于NASA的静态AE-8电子和AP-8质子模型，这也是事实上的标准模型。其中AP8模型有2个版本，即AP8-MIN和AP8-MAX，分别用于模拟太阳活动极小年和极大年的质子辐射带。这2个版本的模型都是全向模型，即它们只能提供所有方向的平均统计质子通量谱，而不能给出各向异性的结果。其他质子全向模型还有PSB97、CRRESPRO和NOAAPRO。这些模型也可从SPENVIS网站得到。AP8能模拟所有高度和倾角...
