空间高能质子对航天器材料损伤的仿真分析

近地空间是各种载人飞船、应用卫星、空间站的主要活动区域,区域内存在大量由地磁场捕获的高能带电粒子,严重影响航天器和航天员的安全。为此,需要对内辐射带低高度空间的高能带电粒子环境及其通量分布进行研究。如何对质子进行有效屏蔽对空间辐射防护有重要的研究意义。文章针对粒子在空间环境中的辐射,简要介绍了质子在空间环境中的分布情况及在物质中的传输问题。利用SRIM软件模拟质子在不同材料(铝、聚乙烯)中输运过程。根据得到的射程与能量关系及对阻止本领的分析,从理论上提出航天器防护的合理方案。     

InGaP/GaAs/InGaAs倒装结构三结太阳电池的辐照损伤仿真分析

为了保证倒装结构三结电池在空间辐射环境中使用的可靠性,揭示倒装工艺引入位错缺陷对电池辐射衰减的影响,文章基于泊松方程和载流子传输方程建立了倒装结构InGaP/GaAs/InGaAs三结太阳电池的物理模型,在地面等效实验验证的基础上,研究辐射以及电池内部位错缺陷对电池输出的影响。首先通过模型研究了微观载流子复合与电池电学性能之间的关联,发现当1 MeV电子入射注量达到1014 cm-2时,该电池中少数载流子复合由辐射复合起主要作用转变为由非辐射复合起主要作用。此外,文中还给出了InGaAs底电池的非辐射少数载流子寿命以及电池电学参数与穿透位错密度（TDD）的函数关系,发现随着TDD的增加,辐照对少子寿命和电池性能的影响均减弱。     

核能推进航天器新方法

随着人类深空探测活动的开展,核能的空间应用作为一种发展前景很好的航天能源方式而受到关注。核裂变能的利用在地面已获得普及,在航天领域中的应用也取得一些进展,但核聚变能因其可控性的制约尚未解决,使得其空间应用存在很大的技术障碍。文章提出一种新的核聚变能的空间利用方法,利用核裂变点火、核聚变放能来实现核推进。核聚变材料在高温、高密度条件下发生核聚变反应,并使其能量储存在热载体中。通过选择合适的调制介质来调制辐射场和压力场,设置边界条件,最终达到直接推进航天器的目的。此外文章对核聚变能空间应用中的辐射防护技术也进行了讨论。     

正比计数器漏电流研究

利用电介质物理、高电压绝缘以及电磁学相关知识分析了正比计数器填充气体和绝缘材料中的漏电流与击穿问题.选择适当的材料可使正比计数器填充气体中的漏电流达10-17A量级,其绝缘材料中的体漏电流达10-12～10-15A量级,考虑其极化效应后还将更小.正比计数器的漏电流与其输出信号电流(10-9A量级)相比小103倍以上,而绝缘材料表面的清洁、干燥程度直接决定其中的表面漏电流.正比计数器填充气体和绝缘材料中的漏电流对输出的影响可忽略且不至于击穿,可应用于强辐射场中的剂量测量.     

空间环境对无线电波传播的影响综述

文章研究了空间环境对无线电通信的影响,主要体现在多种因素制约下的等离子体环境对电波传播的影响。首先介绍了几种典型的电离层模型,接着详细讲述了工程实用电离层模型;随后给出了电磁波在等离子体环境中的传播路径和等离子体介质在磁场环境下对电磁波影响的定量分析,并建议将空间等离子体环境（包括星际等离子体环境和电离层等离子体环境等）作为一个整体进行研究,来考虑地磁场对等离子体电磁特性的影响;最后基于目前理论的不足与实际需求的矛盾,探讨未来的研究方向。     

航天器内环境模拟技术

在载人航天中,航天员的辐射危险性是必须受到重视的问题。航天器的内环境是一个复杂的复合场,受外部辐射场和屏蔽材料等多种因素的影响,单一的探测技术很难探测得到内部辐射场的性质特点,而且无法对辐射危害进行评估。文章从射线与物质相互作用的角度出发,对NASA所用航天器内环境的模拟技术进行了介绍,并介绍了根据我国国情已往开展的相关研究工作,包括在Geant4软件包的基础上,将射线与物质相互作用的处理方法进行扩展,开发新的软件,编制SRP(Space Radiation Protection)程序等。     

深空条件下航天器内的辐射环境研究

深空存在具有各种能量分布的粒子,这些能量分布范围很宽的粒子构成了深空环境下航天器外部的空间辐射环境。深空条件下的高能粒子会穿透航天器舱壁材料,通过射线与物质材料的相互作用,在航天器内产生二次粒子,形成由初级粒子、次级粒子叠加的混合辐射场的辐射环境。文章分析研究了高能α粒子及Fe离子在屏蔽材料中的输运过程,得到了在这些介质中的射程与能量关系及产生的二次粒子产额,为控制航天器内的辐射环境提供支撑。     

SiCp/Al复合材料的Fe11+离子辐照实验研究

为了解辐照对航天电子元器件封装基板复合材料SiC_p/Al的影响,利用3 MeV Fe11+束流进行了不同注量下的辐照实验。辐照完成后,利用X射线衍射（XRD）仪和纳米压痕仪对材料进行表征分析。XRD分析表明,Fe11+离子入射后材料辐照层应力发生了变化。结合对应的理论模型,对铝基体的位错密度进行计算,发现辐照后铝基体的位错密度增加,SiC颗粒产生非晶化。纳米压痕测试表明,随着离子注量增加,材料辐照硬化程度增加。综上,辐照硬化可能是由于铝合金基体的应力变化导致产生局部高密度位错区,而这些区域阻碍了后续位错的运动,进而导致位错聚集,最终使得材料硬度增加。     

重离子在生物组织中的阻止本领

根据中能重离子与靶物质相互作用的特点,将参数化的阻止本领计算方法进行了改进和推广,给出了计算重离子在人体组织及生物等效介质中阻止本领的方法。作为带电离子适形放疗的基础,计算了中能碳离子在肌肉、骨胳、脂肪、水及其他生物等效介质中的阻止本领,Bragg峰、射程等参量,并对计算方法的可靠性及在临床肿瘤治疗剂量控制方面的应用进行了分析。参数化的计算方法能满足实际应用的要求。     

电磁波在电离层中的传输建模分析

电磁波从宇宙空间对地传输过程中,不可避免需要穿过地球电离层,并受到电离层折射、反射、穿透等影响。为研究电离层中电磁波的传播路径,利用IRI2016电离层模型和NRLMSISE-00模型的数据,基于射线追踪算法,综合利用龙格-库塔法,并采用变步长实现了电磁波在电离层多层空间复杂等离子体中的传输计算。同时,还研究了不同频率和纬度的电磁波在电离层的传播途径。研究表明较高频率的电磁波受到电离层的干扰较少,在100MHz时,电磁传播的偏移角度仅为0.795度;电离层的非均匀层状结构决定了电磁波在其中的传输存在多模现象,并受到了光照的影响,在日间和中纬均受电离层的强烈干扰,偏移角度均大于2.2度,较夜间和低、高纬地区的传输偏移更大。