空间辐射环境工程的现状及发展趋势

空间辐射环境是航天器在轨运行所面临的重要环境要素之一,因其诱发的单粒子效应、总剂量效应、位移损伤效应、表面充放电效应、内带电效应等既可引起航天器材料、器件、结构等在轨损伤、性能退化甚至失效,然而又可以利用其开展空间育种等活动。文章从空间辐射环境与模型、空间辐射效应及机理、空间辐射环境与效应试验的评价标准、空间辐射环境效应试验方法、空间辐射环境与效应地面模拟试验设备、空间辐射环境与效应数值模拟、空间辐射环境与效应飞行试验及抗辐射加固技术等角度对空间辐射环境工程的现状进行了评述,进而提出了空间辐射环境工程各个领域的发展趋势。     

航天员空间活动接受辐射剂量限值的研究

空间生物学辐射效应是由空间辐射环境引起的,空间辐射环境的变化受太阳活动性影响。空间辐射水平比地表面水平高,航天员在空间所接受剂量比地面人员接受的吸收剂量高出100倍甚至更高,并且高能重离子的生物效应显著。文章简要阐述了空间辐射环境、空间辐射生物学效应与航天员的辐射剂量限值等问题。     

深空辐射环境及其效应的分析与比较

深空辐射环境对深空探测活动将带来严重的威胁。文章首先对深空辐射环境及效应进行了分析,接着对月球、火星、木星和土星等不同星体的辐射环境及效应进行了详细的探讨及比较。文章得到的结论可为深空探测器的设计和航天员的防护设计提供重要的指导与帮助。     

关于空间辐射环境标准的探讨

在分析国外现行的空间辐射环境标准的基础上,提出制定和实施空间辐射环境数据标准、环境分析与效应标准、设计标准以及试验标准是保证航天型号能够承受空间辐射环境的有效手段.     

木星系粒子辐射环境效应及防护关键技术

木星系辐射环境包括高能电子和质子、重离子、等离子体、极光粒子等。另外,Galileo卫星的辐射环境也是木星探测任务的关注重点。文章基于木星特殊的高辐射、低光照、超低温环境特点,分析了包括总电离剂量、内带电、单粒子、位移损伤等辐射效应,识别出了木星辐射环境效应中的研究重点,并针对总剂量效应讨论了木星系探测器屏蔽材料的选择和屏蔽结构的设计。     

空间光学遥感器天然辐射效应数据库研究

空间环境是诱发卫星异常和故障的主要原因之一。光学遥感器作为卫星最重要的有效载荷之一,在空间会受到空间辐射环境的影响。因此在研制光学遥感器的同时,需要同时考虑空间辐射环境因素,文章就空间光学遥感器天然辐射效应数据库的设计和应用进行了介绍。     

航天器舱内中子辐射探测技术

航天器舱内中子对于舱内电子设备和人员安全都存在潜在的巨大威胁,中子探测对于改进航天器防护层的设计,保护设备与人员安全都具有重要的意义。然而舱内中子辐射环境复杂,中子探测会受到带电粒子的干扰。文章主要调研了国外中子辐射环境及其效应探测载荷技术的发展现状,并对国外典型的中子辐射环境探测器的技术特点进行了总结。结合国外中子探测技术发展动态和我国的技术状况,对我国进一步发展载人航天器舱内中子辐射环境探测技术提出了建议。     

火星表面辐射环境分析

火星表面没有全球性磁场保护,存在较强的辐射环境。文章基于Mars-GRAM模型和MCD模型的火星大气数据、"海盗号"(Viking Lander 1/2)及"探路者号"(Pathfinder)等测量得到的火星土壤数据、银河宇宙射线环境(CREME 96模型)以及太阳宇宙射线环境(1989年10月太阳事件),采用基于GEANT4的粒子输运方法,分析得到了火星表面辐射环境;并与"好奇号"火星车辐射评价探测器(Radiation Assessment Detector,RAD)实测值进行了比较。结果显示:次级伽马光子和中子通量分析值与实测值偏差不超过50%,辐射剂量分析值与实测值偏差不超过5%。火星表面辐射环境可用于分析航天员在不同位置处遭遇的人体剂量,作为载人火星任务着陆点数据参考。     

航天器空间辐射效应分析技术现状与思考

文章梳理了面向航天器总体设计的空间辐射效应分析技术现状,重点归纳了航天器空间辐射效应分析中需关注的总剂量效应、位移损伤效应、单粒子效应分析的要素、分析方法及软件工具,并结合近年来国际上空间辐射环境模型的最新进展,就辐射环境动态变化认知、在轨辐射风险表征、陌生轨道区域辐射环境影响分析等方面提出国内空间辐射效应分析技术的不足及后续发展建议。     

空间电子产品辐照被动防护技术

空间环境中充满了大量的高能带电粒子,导致多种辐射效应,包括单粒子效应和总剂量效应等,严重影响航天器的可靠服役.针对空间辐射环境的特点及防护需求,对高能粒子的屏蔽防护方法进行探讨.介绍了空间辐射环境被动防护材料,包括金属材料、碳氢材料和多层材料,并对空间辐射环境被动防护技术发展进行展望.防辐射涂层由含有低原子序数(Z)元素的粘结剂和高Z元素及低Z元素填料组成,利用低Z材料和高Z材料的防护互补,可以实现良好的屏蔽效果.     

空间光学遥感器天然辐射效应数据库研究

空间环境是诱发卫星异常和故障的主要原因之一。光学遥感器作为卫星最重要的有效载荷之一，在空间会受到空间辐射环境的影响。因此在研制光学遥感器的同时，需要同时考虑空间辐射环境因素，文章就空间光学遥感器天然辐射效应数据库的设计和应用进行了介绍。     

商用微电子技术在卫星辐射环境中的应用

汇总了商用器件的辐射效应,讨论了这些器件的辐射敏感度,讨论了对其危害的评估方法和必要时的回避技术,以帮助设计师和项目管理人员在空间辐射环境中用好这些商用器件。     

飞行器外部电磁环境分析与辐射安全裕度试验方法研究

辐射安全裕度是系统级电磁兼容性的关键指标,是保证系统能够在使用环境下正常工作的前提。从安全裕度的定义出发,分析外部电磁环境对于系统安全裕度的重要意义,指出现有辐射安全裕度试验方法的缺陷。提出用于评估外部电磁环境的两种方法,并指出考虑外部电磁环境后辐射安全裕度测试的难点。文中还分析了系统对外部电磁环境的感应特性,提出一种新的辐射安全裕度测试方法,降低了测试难度,使安全裕度测试更加全面、有效。     

太阳同步轨道空间粒子辐射剂量探测与研究

利用“实践六号”A星3台辐射剂量仪2004年9月至2007年1月的在轨探测数据,对太阳活动低年,该卫星所处太阳同步轨道不同方向、不同屏蔽厚度下的辐射剂量水平及辐射剂量增长变化特性进行了分析和讨论。结果表明：空间环境扰动会导致日辐射剂量率较之空间环境宁静期有1个数量级的增长,这种增长一般滞后于空间环境扰动事件1～2天,持续时间为十几天至数十天;太阳活动低年,平均日辐射剂量率小于5rad天,与地球辐射带模型计算结果大致相当。这些结果对卫星的在轨安全保障和抗辐射加固设计都具有重要意义。     

商业航天元器件抗辐射性能保证研究

从商业航天应用的需求出发,围绕商业航天"低成本、低风险"的要求,结合航天任务本身"高技术、高风险、高投入"的特点,分析了近地轨道中不同高度、倾角下的辐射环境,给出了LEO轨道空间辐射环境需求。基于商业航天应用特点和辐射可靠性要求,建立了卫星元器件抗辐射保证的技术流程,提出了近地轨道卫星元器件抗总剂量效应、抗单粒子效应和抗位移效应的辐射指标要求。结合不同工艺结构器件辐射敏感性特征,给出了空间不同辐射效应评估的关重点及内容要求。针对卫星核心部位的关键元器件,给出了辐射风险分析和相应的抗辐射保证措施。通过某卫星型号的抗辐射保证实践,验证了该保证流程和评估技术要求。最后给出了商业卫星辐射指标以及抗辐射保证建议。     

石英晶体微量天平辐射效应补偿的初步研究

文章根据我国航天器真空热环境试验污染监测的需要,提出了航天器真空热环境石英天平污染监测的辐射效应问题.通过对石英天平内部结构的热特性分析,设计了具备辐射效应补偿的石英晶体微量天平装置.结合卫星真空热环境下的模拟试验,对这种辐射效应补偿效果进行了验证.     

空间辐射环境危害综合监测原理样机研制

依据空间辐射环境的分布特性及具体空间辐射效应的特征判据,设计出多功能、模块化的航天器空间环境危害监测样机。该样机可针对不同运行轨道辐射环境采用不同的探测模块组合,能够实现单粒子效应、总剂量效应、位移损伤效应、表面充电效应和深层充电效应等辐射危害的综合监测,且具有高集成、低功耗的特性,可为卫星平台提供有效的辐射危害实时监测告警和故障诊断支持。     

姿控发动机热防护研究

经分析,某运载火箭定向姿控发动机所在环境的主要热源为游机喷管辐射、游机燃气羽流辐射、涡轮废气管辐射等。计算得出各受热危险部位所接受的辐射热流,依据热流值提出了对辐射热流较大的地方采取隔热材料包覆的热防护方案,并对热防护方案进行数值仿真和试验验证,试验值与仿真结果接近。     

航天材料紫外辐射效应地面模拟试验方法

空间紫外辐射环境可造成航天器材料的光学性能、电学性能或力学性能退化甚至失效。在地面模拟试验过程中较难真实模拟空间紫外辐射环境,因此,通常采用基于效应等效原理的加速模拟试验方法。文章首先对国内外紫外辐射效应试验方法和标准现状进行梳理,进而从紫外曝辐量的计算方法、紫外波长的选择、模拟光源选用、温度选择与控制以及总曝辐量和加速因子的选择等角度对紫外辐射效应地面模拟试验方法进行分析研究,并给出应进一步开展工作的建议。     

航天电子抗辐射研究综述

辐射是影响航天电子设备高可靠长寿命运行的重要因素,是当前航天电子技术的研究重点。首先介绍了造成各种辐射效应的空间辐射环境,以及总剂量、单粒子、位移损伤和航天器带电等辐射效应的内在物理原理;然后,综述了当前最新的抗辐射措施、辐射试验方法、抗辐射加固保障等技术,最后指出抗辐射研究的方向。