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．     

空间中子辐射及其测量技术

空间辐射环境包含大量高能带电粒子,其与航天器的结构材料相互作用会产生次级中子辐射,由于这些中子的平均品质因子是带电粒子的约4~5倍,因而对生物组织的剂量当量相对贡献更大。由于中子与物质的作用机制更为复杂,测量难度大,使得准确测量空间中子注量及其剂量当量贡献成为空间辐射剂量学中最具挑战性的工作之一。主要介绍了空间中子辐射的产生机制以及国外相关测量方法及其相关校准技术的研究状况。     

嫦娥三号着陆区月表辐射特性测算

月球表面辐射特性研究是月球探索的一个重要领域,对于勘测月球表面形态及进行资源勘探等具有重要意义,但是目前在月球表面直接进行近距离测量的数据非常少.本文建立了基于嫦娥三号着陆器地形地貌相机和缓释电机在轨遥测数据研究月球表面辐射特性的方法,初步测算得到嫦娥三号着陆区月球表面的太阳辐射光谱反射率为0.105,发射率为0.866.所得结果能够为进一步空间探测任务提供原始测算数据,以降低设计难度及提高探测能力.      

LND两年月表辐射剂量测量结果

月球表面的辐射剂量是影响航天员安全和月表驻留时间的重要参数,通过对月表的粒子辐射测量可以为航天员的辐射安全防护提供重要依据.利用嫦娥四号着陆器上搭载的月表中子与辐射剂量探测仪二年的观测数据得到:月表粒子辐射在硅中的平均总吸收剂量率为12.66±0.45μGy·h-1,中性粒子吸收剂量率为2.67±0.16μGy·h-1.辐射剂量率随时间出现缓慢的下降,LET谱的变化则很小.同时观测到了2020年12月太阳活动末期由于银河宇宙线福布斯下降导致的辐射剂量率降低.      

“嫦娥4号”月球背面软着陆任务设计

介绍了"嫦娥4号"月球背面软着陆任务设计方案。着陆区初步选定为月球背面南极–艾特肯(South PoleAitken,SPA)盆地内的冯·卡门(Von Kármán)撞击坑内。采用中继星实现着陆器和巡视器的对地通信,并选择环绕地月拉格朗日L2点的halo轨道作为其使命轨道。采用CZ-4C火箭和CZ-3B火箭,分别完成中继星和着陆器–巡视器组合体的发射。两器一星上共配置了6台国内研制科学载荷和3台国际合作科学载荷,开展以低频射电天文观测、巡视区形貌、矿物组份及浅层结构为主的科学探测。此外,还搭载了2颗月球轨道编队飞行微卫星、月面微型生态圈和大孔径激光角反射镜,分别开展超长波天文干涉测量试验、月面生态系统试验和超过地月距离的激光测距试验。通过创新设计顶层任务,充分继承成熟技术和产品,增加中继通信功能模块,开放资源引入高性能载荷和搭载项目,将实现一次低成本、短周期、大开放、高效益的月球探测任务。     

载人航天器舱内辐射剂量及其预估

本文依据国内外95例空间飞行氟化锂热释光剂量计测量的舱内宇宙辐射剂量及轨道参数,建立了近地轨道载人航天器舱内剂量预先评估的数学模型。模型表明,影响舱内剂量水平的主要因素是轨道高度,呈二次曲线形式;其次是太阳活动因素。轨道倾角对舱内剂量的影响并不显著。依据模型作出了辐射安全飞行的时限曲线并就辐射的安全防护问题进行了分析讨论。     

嫦娥4号发现月球背面幔源物质初步证据

<正>中国科学院国家天文台网站2019年5月16日报道,由李春来研究员领导的研究团队利用嫦娥4号(Chang'E-4)就位光谱探测数据,证明了月球背面南极-艾特肯盆地(SPA)存在以橄榄石和低钙辉石为主的深部物质,为解答月幔物质组成的问题提供了直接证据,并能够为完善月球形成与演化模型提供支撑。相关论文发表在Nature上。有关月球早期演化的理论认为,月壳是由岩浆     

辐射变色薄膜剂量计性能测试及加速器应用

本课题的目的是建立用于辐射加工高剂量水平吸收剂量测量的辐射变色薄膜剂量计。通过系统研究,批量制备了以尼龙为基材,副品红氰化物为染料的辐射变色薄膜剂量计。为了验证批制辐射变色薄膜剂量测量的可靠性,选择了国际上应用较广的FWT-60膜及丙氨酸薄膜剂量计与本实验室批制的辐射变色薄膜开展实验室内剂量比对,比对结果均在±4%内符合,归一化偏差En绝对值均小于1。通过在加速器上进一步应用实验表明批制辐射变色薄膜可用于电子束辐照参数测量。     

嫦娥四号着陆器月面工作遮挡应对方案研究

嫦娥四号着陆于月球背面南极 艾特肯盆地内,着陆区周围复杂地形导致测控和通信遮挡风险。针对这一问题,开展了着陆区的测控、光照遮挡分析,提出利用轨道控制策略的精细化设计来提高着陆点精度、优化月面工作程序和增加自主控制功能的设计方法,全方面降低嫦娥四号着陆器在月球背面着陆区的生存风险。该方法已通过嫦娥四号着陆器在轨验证,可以为其他深空探测任务提供参考和借鉴。     

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.     

中国探月工程

"嫦娥4号"于2019年1月3日成功实现人类航天器首次在月球背面软着陆,"玉兔2号"月球车率先在月背刻上了中国足迹。至今,国际月球探测活动共实施126次,期间出现两个探月高潮。20世纪50—70年代,美苏两个航天大国之间的竞争引起第一轮探月高潮。20世纪末至今,各航天国家意识到月球探测的战略意义,纷纷提出月球探测计划并积极实施,月球成为各国争先探测的热点,掀起第二轮探月热潮。中国自2004年首次绕月探测工程立项实施以来,共开展了"嫦娥1号""嫦娥2号""嫦娥3号""嫦娥4号"及再入返回飞行试验共5次月球探测任务,实现"五战五捷",在空间技术、空间科学与应用、国际合作等方面取得了非凡成就,积累了丰富的经验,后续将继续开展以无人月球科研站为主的月球探测活动。     

嫦娥工程技术发展路线

月球是距离地球最近的天体,以其独特的空间位置、广阔的科学探索前景,成为人类地外天体探测和资源利用的首选目标和持续选择。简要总结世界各主要航天大国的探月发展历程和后续计划,详细介绍了我国探月工程(嫦娥工程)"绕""落""回"三步走的发展思路和技术路线,分析了后续的发展方向,提出了2030年前月球机器人科研站任务设想。     

基于多因子综合评估的月球探测软着陆区域及最佳巡航路线分析

选择合适的软着陆区域及规划合理的巡航路线是月球探测的基础工作。以位于月球背面南极—艾肯（South Pole-Aitken,SPA）盆地内的冯·卡门（Von Kármán）撞击坑作为研究区域,综合使用多因子分析评估了月球探测的着陆区域和巡航路线。评价体系主要包括能表征着陆安全性的撞击坑的密度、撞击坑的影响区域、整个区域的平整情况、部分区域的平整情况等因子和体现科学探索意义的区域垂直结构、岩石属性和（FeO+TiO₂）含量等因子,其中科学探索的评估分析是在安全可行性的基础上进行的。结果表明：在多因子叠加分析的基础上可选择出A、B及C 3个着陆区,并通过科学研究因子分析出路线2及路线3为合适的巡航路线。本研究为月球探测器着陆和巡航路线的规划提供了科学依据,为后续的月球探测工作提供了技术支持。     

“嫦娥4号”中继星任务分析与系统设计

作为"嫦娥4号"任务的重要组成部分,中继星将为着陆器和巡视器提供中继通信支持。不同于其它月球探测器,中继星首次选择了绕地月L2平动点运行的晕(Halo)轨道以保证对月球背面的着陆器和巡视器提供连续的中继通信服务,面临诸多技术挑战。在对中继星任务特点进行分析的基础上,梳理了研制中的技术难题,包括使命轨道的选择、使命轨道的到达和长期维持、中继通信体制选择等,并提出了解决方案。中继星的总体设计方案概述也在文中给出。     

月球阿波罗盆地区域月壳结构及光谱特征

位于月球南极–艾肯(South Pole-Aitken Basin,SPA)盆地内的前酒海纪阿波罗盆地跨越了SPA盆地的瞬时穴和盆缘。SPA盆地是已确认的月球上最大最古老的撞击盆地,因此阿波罗盆地对于认识月球的内部结构和成分、区域地质作用和演化历史具有不可替代的作用。阿波罗盆地区域月壳具有很强的不对称性,靠近SPA盆缘处厚而靠近SPA盆地中心处薄,其峰环内部拥有最薄的月壳厚度。阿波罗盆地区域具有不同的光谱吸收特征。在阿波罗盆地外,靠近SPA盆缘具有更多Mg辉石吸收特征的短波吸收,而靠近SPA中心区域具有更多高Ca辉石吸收特征的长波吸收。盆地内部不同地质单元的光谱吸收特征也有差异,月海为高Ca辉石的吸收特征,峰环为Mg辉石的短波长吸收。阿波罗盆地具有最薄的月壳厚度、高程差达8 km的地层剖面、位于月球背面SPA盆地内的月海、发育充分的中央峰环,其独特性使它成为最有价值的采样点。     

近月空间带电粒子环境——“嫦娥1号”“嫦娥2号”观测结果

“嫦娥1号”（CE-1）、“嫦娥2号”（CE-2）都安装了1台太阳高能粒子探测器（High-energetic ParticlesDetectors,HPD）和2台太阳风离子探测器（Solar Wind Ion Detectors,SWIDs）,进行了月球轨道200 km和100 km空间环境探测,获得了月球轨道空间高能带电粒子（质子、电子和重离子）能谱随时间的演化特征、等离子体与月球相互作用特征以及太阳风离子速度、密度和温度参量。空间环境探测数据分析结果表明：太阳活动低年、空间环境扰动水平相对较低、月球处于太阳风中时,近月空间带电粒子环境的基本特征与行星际空间相比变化不大。CE-1、CE-2在轨运行期间,发现了多起0.1～2 MeV能量电子急剧增加事件,这些事件发生在月球从太阳风运动到磁尾的所有空间区域,其中20%的事件伴随着卫星周围等离子体离子加速。模拟和统计研究表明：能量电子急剧增加使得绕月卫星和月球表面电位大幅下降导致了离子加速现象的发生;能量电子总流量大于10¹¹ cm^-2时,绕月卫星和月球表面充电电位可达负的上千伏。此外,月表溅射与反射太阳风离子、太阳风“拾起”离子等空间环境事件的发现,揭示了太阳风离子和月球存在复杂的相互作用过程。     

Lunar cosmic ray radiation environments during Luna and Lunar Reconnaissance Orbiter missions

The RV-2N-series instruments onboard Luna missions and the Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation (CRaTER) instrument onboard Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) were designed to characterize the global lunar radiation environment and its biological impacts by measuring cosmic ray (CR) intensity. In this study, we have shown that the RV-2N-series instruments onboard of Russian Luna missions and the CRaTER reliably detect both background CRs and solar proton events (SPEs) in the lunar radiation environment using the proton intensity measured by the RV-2N-series onboard Luna missions out of the Russian Luna program for the exploration of the Moon (November 1970–August 1975) and the CR intensity on the Moon observed by the CRaTER (June 2009–March 2011). Those were compared with the CR intensities observed by neutron monitors (McMurdo, Thule, Oulu) on the Earth. The sunspot number is used as the index of solar activity (NOAA National Geophysical Data Center). As a result, the background CR intensities on the Moon turned out to have a good anti-correlation with the solar activity. We have also identified the proton intensity increasing events on the Moon which have the similar profiles to those observed by neutron monitors on the Earth. Most of these events show the significant increase of proton intensities in the lunar radiation environment when the SPEs associated with solar eruptions are verified. Therefore, most of the proton intensity increasing events are associated with the energetic solar particles in the lunar environment.     

Chang'E-1 Lunar Mission:An Overview and Primary Science Results

Chang'E-1 is the first lunar mission in China, which was successfully launched on Oct. 24th, 2007. It was guided to crash on the Moon on March 1, 2009, at 52.36oE, 1.50oS, in the north of Mare Fecunditatis. The total mission lasted 495 days, exceeding the designed life-span about four months. 1.37 Terabytes raw data was received from Chang'E-1. It was then processed into 4 Terabytes science data at different levels. A series of science results have been achieved by analyzing and applicating these data, especially "global image of the Moon of China's first lunar exploration mission'. Four scientific goals of Chang'E-1 have been achieved. It provides abundant materials for the research of lunar sciences and cosmochemistry. Meanwhile these results will serve for China's future lunar missions.      

从日地系统L2出发借力月球飞越近地小行星

对于停留在日地系统L2的“嫦娥2号”探测器,其后续飞行方案有多个选项,例如主动撞月或重返月球轨道、返回地球轨道或再入大气、飞往地月系统L1/L2或日地系统L1、进入深空飞越近地小行星(最终,“嫦娥2号”于2012年12月13日成功地实现了对Toutatis小行星的近距离飞越)。探讨上述的飞行方案需要对飞行轨道进行初步设计,总的速度脉冲限制在100 m/s以内并且需要考虑探测器同时受到太阳、地球、月球的引力作用。本研究设计了探测器从日地系统L2出发借力月球实现Toutatis小行星飞越的飞行方案,与直接飞越方案相比,借力月球可以进一步节省探测器的燃料消耗,其等效速度脉冲设计值为58.47 m/s。