载人航天废弃物的空间辐射防护性能研究

针对载人深空探索中的空间辐射,特别是大规模太阳粒子事件对航天员的威胁,需要在载人航天器内建立空间辐射应急防护区,为航天员在遭遇太阳粒子事件的时候提供必要的保护。考虑热融化压实技术在降低废弃物的空间占用率、高温杀菌和回收水分的同时能在不增加额外载荷的情况下为航天员空间辐射应急防护区的建设提供材料,在载人航天废弃物模型的基础上,利用Monte Carlo方法对其热融化压实产物的质子防护能力进行了计算,结合太阳粒子事件能谱和组织器官剂量计算转换因子,对不同屏蔽条件下太阳粒子事件造成航天员组织器官剂量的变化进行了研究。结果表明,在10 g/cm~2屏蔽厚度下,皮肤、脑、心脏以及红骨髓的辐射剂量都大大降低,均在剂量限值之下;除了需要对眼采取额外的局部防护措施以外,5 g/cm~2铝屏蔽+5 g/cm~2载人航天废弃物热融化压实产物基本上可以满足对太阳粒子事件的防护需求。     

月壤对太阳粒子事件防护性能研究

针对载人登月活动中航天员可能遭遇太阳粒子事件,研究了月壤作为防护材料的屏蔽性能。选取了1956和1989年2个典型的太阳粒子事件,计算了在屏蔽不同质子通量的情况下月壤所需的质量厚度,与铝和水进行了比较,并计算了屏蔽后的皮肤剂量;进一步利用蒙特卡洛方法计算了不同截止能量对应质子被屏蔽后的中子和次级质子产额,对质量厚度和次级粒子产额的关系进行了讨论。结果表明:13.43 g/cm~2的月壤可以阻挡1956年和1989年太阳粒子事件中99%的质子,此时皮肤剂量已在剂量限值内;在屏蔽相同数量的质子时,月壤所需的质量厚度小于铝,但大于水;月壤屏蔽后产生的中子产额小于铝。从工程实现的角度考虑,月壤可实现对太阳粒子事件的防护。     

用REM测量空间辐射环境

我们通常使用AE-8/AP-8模型来描述在地球辐射带质子和电子的通量。这两个模型是依据六七十年代的数据建立的。该模型有太阳活动极小年和太阳活动极大年两个版本，但基本还是一个静止的模型。该模型有很多缺点，最突出的是没有描述任何变化，     

辐射传输模型及其对长期航天的人体器官剂量和毒理学效应的预估

目前，人们开发了许多模型用来预估辐射剂量，例如由BELGIAN航空航天研究所开发的空间环境信息系统模型(SPENVIS)。该模型在用来描述辐射环境对微电子器件的影响和研究轨道碎片方面已被证明是非常好的工具。目前，研究人员正在评估该模型确定人体辐射剂量和剂量当量的适用性，他们发现该模型对不同屏蔽条件下深部剂量的计算值与利用HZETRN和PDOSE模型(这两个模型是大家共知的广泛用于确定人类探险飞行环境的)计算的结果相同。由于SPENVIS模型在计算LET粒子通量关系时对次级粒子只做了粗略的估计，所以它的这种估计和其他的模型有些不一致。由于在空间几乎所有的重要器官都会受到辐射引发的辐射病以及癌症对生命构成威胁，SPENVIS模型被用于计算造血器官的深部剂量。     

基于小孔成像技术的中能电子成像谱仪及其空间观测结果

中能电子测量对空间辐射环境的理论研究和空间航天器的防护设计具有重要意义。北京大学研制的中能电子成像谱仪(BD-IES)利用小孔成像技术实现多方向中能电子的能谱测量。地面标定试验结果表明,BD-IES具有良好的能量线性度和较小的系统噪声,能够有效实现对中能电子的能谱测量。该仪器已成功应用在我国导航卫星上。最新测量结果表明BD-IES对中能电子的测量是成功的,其结果对于研究如亚暴注入、波-粒子相互作用等空间物理热点问题具有重要意义。BD-IES未来将被应用到"风云"等空间环境探测平台上。