針對載人登月航天員任務(wù)全周期中可能遭受空間粒子輻射損傷的問題,從航天器輻射防護設(shè)計流程出發(fā),梳理了國際現(xiàn)行航天員輻射防護要求。通過蒙特卡羅模擬程序Geant4構(gòu)建皮膚、眼晶體、造血器官等效人體組織模型,并對典型載人登月任務(wù)航天員受到的輻射劑量開展量化分析。從任務(wù)設(shè)計和輻射防護設(shè)計2個層面,對我國載人登月航天員輻射防護提出建議:在不超過20天的載人登月任務(wù)期內(nèi),5 g/cm²鋁材料屏蔽下的劑量即可比NASA劑量限值小一個數(shù)量級;而如果遭遇極端太陽粒子事件,航天員防護材料可選用聚乙烯等富氫材料作為保護層,屏蔽厚度需要約30 g/cm²。 

【文章來源】：載人航天. 2020,26(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1 月球軌道與地球磁層的位置關(guān)系

圖2給出了輻射防護設(shè)計的基本流程。由于整個航天器結(jié)構(gòu)均是輻射屏蔽的重要組成部分,因此結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選取非常關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要考慮任務(wù)目標(biāo),同時還需要考慮與人相關(guān)的因素,如人體工效學(xué)、起居空間、工作區(qū)及其他防護與支撐系統(tǒng)(包括碎片防護結(jié)構(gòu)、熱防護結(jié)構(gòu)、食物和水儲存空間等),即使像航天員休閑區(qū)和工作區(qū)的布局等也是需要考慮的因素之一。航天器結(jié)構(gòu)的具體實現(xiàn)方法也會影響航天員的輻射暴露劑量,比如結(jié)構(gòu)材料類型等。另外,任務(wù)目標(biāo)相關(guān)的因素,例如航天員是否執(zhí)行表面巡視任務(wù),是否具備就位的屏蔽措施(如月球車),以及任務(wù)周期與太陽活動周期的對應(yīng)關(guān)系等。圖3中描繪了上述多學(xué)科參與的迭代設(shè)計過程,這些過程需要具備高效的軟件工具對相應(yīng)的航天員輻射風(fēng)險進行快速有效的評估。3 航天員輻射防護要求

Η= ∫ Q (L)D L dL?????? ??? (1)其中Q(L)是ICRP-60報告[5]中給出的品質(zhì)因子,反映了不同類型的帶電粒子沉積相同電離劑量所產(chǎn)生的生物效應(yīng)的不同。


本文編號：3063454