空间电子设备辐射屏蔽方法的研究与软件实现

研究了空间电子设备辐射屏蔽分析的方法,利用计算机辅助设计(CAD)技术和软件开发工具,将复杂繁琐的计算过程编写成流程化的程序;利用三维CAD技术的二次开发功能,从Candence软件生成的记录文件中提取出信息,在计算机图形环境中高效自动地生成电路板模型;借助计算机交互技术,实现剂量点坐标的自动提取和保存;利用办公软件个性化设置功能,设计出提取背景信息的接口,实现了最终报告文档的自动生成.开发出的软件最终成功地实现了在不同结构和布局的空间电子设备中,在不同方向和位置上累积的空间带电粒子剂量值的计算,为电子设备结构的抗辐射设计提供了参考和依据.     

太阳同步轨道真空紫外光电倍增管的高能粒子屏蔽方法研究

空间辐射环境是导致光电倍增管性能衰变甚至失效的主要原因, 由于空间辐射环境的复杂性以及飞行器在空间活动的轨道、设计寿命和光电倍增管的类型不同, 光电倍增管需要的抗辐射屏蔽要求不同. 以太阳同步轨道高能粒子辐射环境为例, 对真空紫外光电倍增管进行了辐射屏蔽的Monte-Carlo计算, 在此基础上提出了运行于该轨道上的真空紫外光电倍增管的高能粒子屏蔽优化组合. 模拟计算表明, 采用Al-W-Al三层结构的屏蔽组合形式, 其中Al层厚2mm, W厚 0.5mm,可将辐射剂量从原本的9.98× 106rad (Si)降低到 8.41× 102rad (Si), 能较好地满足实际使用要求.      

电磁场对航空电子设备干扰的预测研究

论述飞机内部辐射电磁通过电缆线感应耦合，形成对电子设备干扰的机理，分析这种干扰模式既有辐射，又有传导的复合特点。应用孔缝衍射、场对线激励、含分布源传输线和网络分析等理论与方法，逐层剖析描述了预测数学模型，并给出了能够对电子设备电子元件级进行可靠性和安全性评估的实用预测软件。     

载人火星飞行的大敌—深空辐射

据美国1997年1月6日至12日的《空间新闻》报道，美国国家研究委员会最新的一份报告说，NASA在发射载人火星航天器之前，至少还需花10年时间，在地面上进一步研究深空辐射对生物的影响。这份题为“辐射对行星际航天员的危害：生物学问题及研究对策”的报告指出，NASA在对辐射危险及其对健康的有害影响获得更深人的了解之前，应当立即增加生物学和空间辐射物理学方面的研究经费，并推迟行星际飞行器辐射屏蔽的设计。在地球大气层和磁层外飞行的航天员受到两种辐射源的高强度辐照：一是太阳粒子事件；二是连续的高能宇宙射线。据认为，长期…     

载人深空探测任务的空间环境工程关键问题

对载人深空探测过程中将遭受的太阳宇宙射线、银河宇宙射线、微重力、尘与尘暴、深空微生物等环境进行分析。对不同深空环境给航天员带来的威胁进行了探讨。从物理屏蔽防护、辐射风险的监测和预警、辐射防护药物、航天员选拨等角度对采取的措施进行了阐述。从空间辐射对航天员的损伤机理、抗辐射和微重力药物开发、空间辐射屏蔽防护结构与材料、航天服自清洁、抗微生物侵蚀材料的研发等多个角度对需要进一步开展的工作进行了讨论。     

电离总剂量复合屏蔽模拟仿真及验证试验

空间环境中辐射粒子的电离总剂量效应对卫星电子器件危害严重,需要采用合适的材料进行屏蔽防护.本文采用蒙特卡罗方法模拟材料对电子的屏蔽,将双层复合屏蔽方法与单质屏蔽方法进行对比,结果表明对电子而言,复合屏蔽在屏蔽厚度足够大时比单质屏蔽效果更好.利用90Sr-90Y电子放射源进行了复合屏蔽效果的验证试验,试验结果与模拟结果规律相符,研究结果可为辐射防护的优化设计提供参考.      

空间辐射屏蔽分析的三维模式

本文简述了空间辐射粒子对卫星运行的影响和利用计算机进行的三维屏蔽分析。三维模式的结果更为精确,可以用于对二维模式的评价。     

舱外航天服空间热流分析计算

进行了舱外航天服的被动热防护性设计,了解其空间辐射换热及空间热流.分析了舱外航天服空间热交换的特点及其真空屏蔽绝热层的隔热性能,确定了航天服、地球、飞船及太阳照射方向的4种典型相对位置关系,对各相对位置下航天服的空间辐射外热流进行了分析,并建立了空间热流的计算方法,对航天服表面最大得热与漏热进行了求解.最终计算结果表明:航天服被动热防护性能对空间热流的影响很大.进行被动热防护设计首先应提高隔热性能,并适当减小表面太阳辐射吸收率与表面黑度的比值.     

卫星舱内两类剂量计测量结果的比较

本文利用1994年和1996年两次返回式卫星的搭载条件对舱内辐射剂量进行了对比测量．通过对比测量,研究不同掺杂、不同厚度LiF剂量计测量空间辐射剂量的特点;研究GM计数管计数和LiF剂量间的转换系数以及转换系数随屏蔽状况的变化;由剂量和GM计数研究粒子平均碰撞阻止本领的估计方法．结果表明,不同掺杂、不同厚度的LiF剂量计测量结果间无显著差异,而转换系数几乎不受舱内位置和屏蔽状态的影响．不同厚度LiF剂量计,不同屏蔽状态的GM计数管计数和剂量—计数转换系数的比较研究以及对粒子平均碰撞阻止本领的估计表明,舱内辐射剂量起决定作用的是高能粒子成分,其平均碰撞阻止本领估计约为5MeV／cm．     

如何设计太空城(下)

防辐射屏蔽的选择 在太空生活,经常遇到的危险是宇宙辐射.因此为了确保太空居民的健康和安全,在设计太空城时必须要解决好防辐射问题.按照"人在太空的基本要求"中有关太空居民的辐射暴露极限,太空居民每年所接受的辐射剂量不能多于0.5雷姆.太空城所使用的防辐射措施主要是防辐射屏蔽.防辐射屏蔽可分为两类:主动屏蔽和被动屏蔽.     

FY-3D卫星高光谱温室气体监测仪热控设计及在轨验证

FY-3D卫星高光谱温室气体监测结构布局紧凑，在较小尺寸空间内布置有8个镜头组件、12台电子设备和3台电机。内热源数量众多，光学镜头控温精度要求高，热控功耗及散热面资源紧张，使热控系统设计难度较大。基于热管理、辐射间接热控、辐射冷却及结构热控协同优化设计等多种思路对监测仪热控系统进行设计，有效解决热控难题。入轨后监测仪历经了多个工况模式切换，在轨温度数据表明，所有工况模式下各部组件温度都满足指标要求，且光学镜头温度稳定度较高，在正常工作模式下，干涉仪关键件最大温度波动在±0.15℃以内，其他光学镜头组件最大温度波动在±0.45℃以内，且无论整轨待机模式还是正常工作模式，基于热管理的2组电子设备散热系统都无需消耗热控功耗，实现了多热源复杂机制下高精度控温及节能热设计。      

屏蔽材料对木星轨道卫星内部介质充电效应的影响研究

在木星轨道的空间辐射环境中,占主导地位的粒子是能量大于1MeV（甚至高于100MeV）的高能电子,这可能会产生卫星内部介质充电效应。在卫星的防辐射设计中,通常需要一定厚度的材料来屏蔽这些电子,使得进入卫星内部的电子通量达到安全的水平。利用所建立的GEANT4-RIC（radiation induced conductivity）方法,研究了运行于木星轨道的卫星对高能电子的最佳屏蔽材料设计。研究了铝、钛、铁、铜、钽和铅作为卫星屏蔽材料的可能性。研究结果表明,在木星探测任务中,为了减轻卫星内部介质充电效应,高原子序数材料比低原子序数材料在相同质量下提供的屏蔽效果更好。因此,用钛、铁、铜、钽或铅代替地球轨道卫星上常用的屏蔽材料铝,可以节省屏蔽质量。     

计算机的电磁辐射及其抑制

计算机的电磁辐射及其抑制姜元林，江肇莲１引言任何电子设备，在其工作过程中，都不同程度地存在着电磁辐射，计算机也不例外。计算机在处理信息中，被处理的信息通过电磁波向四周辐射，其辐射频谱从１０ｋＨｚ～１０００ＭＨｚ。计算机的电磁辐射，会造成信息泄漏并很容...     

碳纳米材料辐射效应研究现状

碳纳米管（CNTs）和石墨烯是碳纳米材料中新兴的两种类型，因其优异的电学、热学、机械等性能，是目前航天工程中具有很大应用前景的材料.在复杂的空间环境中，辐射效应对材料的结构和性能具有重要影响，是决定其稳定性和适应性的关键因素之一.本文对碳纳米管和石墨烯材料的电子、离子等辐射效应研究现状进行了讨论分析，对辐射过程中缺陷的产生和类型、辐射在材料制备以及功能化改性修饰方面的应用、辐射对器件性能的影响以及空间适应性进行了分析，简述了以碳纳米材料为基础的复合材料的辐射效应以及辐射缺陷对材料性能影响的作用机制，提出了目前碳纳米管和石墨烯辐射效应研究中仍需要开展的工作，并对其在空间科学中的应用进行了展望.      

航天飞机的“眼睛”

这是7.3公斤重的闭路电视摄象机,其外围包的是金箔绝缘层。它是航天飞机通信系统的一部分。轨道器的各种部件都将配置这种摄象机,它将帮助宇航员在空间处理有效载荷,展开和收回卫星。美国无线电公司的空间电子设备子公司与约翰逊空间中心订立合同,计划为80年代大约500次航天飞机飞行制造50台这样的电     

阻尼减振在空间电子设备中的应用

文内论述了振动阻尼技术在空间电子设备中的应用。重点介绍了阻尼减振的应用形式。诸如空间电子设备整机系统的阻尼减振形式、局部阻尼结构的设计处理形式、阻尼垫减振的应用形式以及阻尼处理与隔振综合设计的典型形式。还对一些试验数据进行了分析对比。     

用蒙特卡罗方法研究卫星内部带电问题

由高能电子引起的卫星内部带电，是危害地球同步轨道卫星主要的空间环境效应之一．内部带电的物理机制和相应的卫星设计规范研究，近年来受到国际空间界的高度重视．本文用蒙特卡罗方法，通过模拟高能电子对电介质轰击后在介质中产生电荷沉积，计算了轰击后电介质内部最大电场强度，并进而分析了电介质内部电场与电子能量、屏蔽厚度及介质厚度的关系．该结果对卫星设计有重要参考价值．     

空间微波辐射基准传递溯源展望

面向全球气候变化研究和高精度气象预报对空间微波辐射测量基准的迫切需求,由于传递链路复杂导致国际微波辐射基准尚未建立,为进一步提升遥感卫星观测精度和稳定性,建立空间辐射基准溯源评价体系,前瞻性地提出高精度可溯源的空间微波辐射基准传递顶层方案和技术解决方案,明确需要突破的微波辐射基准载荷关键技术,空间微波辐射基准传递与溯源理论、方法和模型,全链路微波辐射基准溯源传递一体化验证技术,微波系统全链路物理级基准传递和误差仿真评估技术等,为空间微波辐射测量提供统一参考基准,实现高精度、高稳定、可溯源的空间微波探测能力,提升中国空间微波辐射测量的核心竞争力。     

临近空间太阳紫外辐射环境模拟与地区差异

太阳紫外辐射是临近空间能量输入的主要来源之一,对其在中层大气的辐射特性进行研究,是研究临近空间大气成分与密度变化、光化学反应以及动力学过程的重要基础。依托“鸿鹄”临近空间探测专项计划,利用MODTRAN5辐射传输模型及卫星实测数据,模拟并对比中国11个主要地形区上空临近空间（20~50 km）紫外辐射（200~400 nm）垂直分布和季节演变的异同,计算了臭氧含量、太阳天顶角和日地距离等关键因素对辐射强度的影响。结果表明,各地形区的辐射流量垂直分布廓线和年较差垂直分布廓线较为一致,在地理位置上毗邻的地区辐射特性及季节演变较为接近,但在太阳紫外的不同波段之间区别较大。研究成果为临近空间探测实验提供了数据支撑,为大气反演等相关领域提供参考。      

航天员受银河宇宙线辐射的剂量计算

在近地空间(LEO)和深空探测中,航天员遭受的辐射风险主要来自于银河宇宙线(GCR)照射.银河宇宙线的辐射剂量是航天员辐射风险评价的基础.国际放射防护委员会(ICRP)于2013年提出了新的航天员空间辐射剂量估算方法,以更准确给出空间重离子辐射的剂量.基于此方法,开发了宇宙线粒子在物质中输运的蒙特卡罗程序,并在程序中实现用中国成年男性人体数字模型来仿真航天员.采用该程序计算了粒子(Z=1~92)各向同性照射航天员时器官的通量-器官剂量转换因数,并估算出航天员在近地轨道空间受银河宇宙线辐射的剂量.