载人登月航天员辐射剂量分析与防护建议

发布时间：2021-03-04 15:21

　　针对载人登月航天员任务全周期中可能遭受空间粒子辐射损伤的问题,从航天器辐射防护设计流程出发,梳理了国际现行航天员辐射防护要求。通过蒙特卡罗模拟程序Geant4构建皮肤、眼晶体、造血器官等效人体组织模型,并对典型载人登月任务航天员受到的辐射剂量开展量化分析。从任务设计和辐射防护设计2个层面,对我国载人登月航天员辐射防护提出建议:在不超过20天的载人登月任务期内,5 g/cm²铝材料屏蔽下的剂量即可比NASA剂量限值小一个数量级;而如果遭遇极端太阳粒子事件,航天员防护材料可选用聚乙烯等富氢材料作为保护层,屏蔽厚度需要约30 g/cm²。 

【文章来源】：载人航天. 2020,26(04)北大核心

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【部分图文】：

图1 月球轨道与地球磁层的位置关系

图2给出了辐射防护设计的基本流程。由于整个航天器结构均是辐射屏蔽的重要组成部分,因此结构设计和材料选取非常关键。结构设计不仅要考虑任务目标,同时还需要考虑与人相关的因素,如人体工效学、起居空间、工作区及其他防护与支撑系统(包括碎片防护结构、热防护结构、食物和水储存空间等),即使像航天员休闲区和工作区的布局等也是需要考虑的因素之一。航天器结构的具体实现方法也会影响航天员的辐射暴露剂量,比如结构材料类型等。另外,任务目标相关的因素,例如航天员是否执行表面巡视任务,是否具备就位的屏蔽措施(如月球车),以及任务周期与太阳活动周期的对应关系等。图3中描绘了上述多学科参与的迭代设计过程,这些过程需要具备高效的软件工具对相应的航天员辐射风险进行快速有效的评估。3 航天员辐射防护要求

Η= ∫ Q (L)D L dL?????? ??? (1)其中Q(L)是ICRP-60报告[5]中给出的品质因子,反映了不同类型的带电粒子沉积相同电离剂量所产生的生物效应的不同。


本文编号：3063454