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随着我国航天事业的发展,对由空间环境扰动导致的粒子辐射效应的研究也更加深入。由于受到工程条件的限制,现实情况下不可能对卫星舱内每个点的电离辐射剂量进行探测,因此,对舱内电离辐射剂量的评估也越来越重要。
本文系统地总结了空间粒子辐射环境,包括三种主要辐射源以及它们各自的模型,概括了电离辐射剂量的概念,对国内外评估舱内电离辐射剂量常用的方法和软件做了详细的说明。本文对所用的实测数据进行了详细的分析,发现舱外高能电子数据能很好地反映磁暴造成的扰动,并且与舱内的辐射剂量具有很好的相关性,推出舱外高能电子数据对舱内辐射剂量的变化起主要贡献。介绍了电离辐射剂量的仿真工具Geant4软件,描述了它的特点和使用范围,各个类的关系和功能及用Geant4进行仿真的主要步骤。
最后,将实测高能电子能谱作为入射源,分别对宁静期和扰动期两个阶段的舱内辐射剂量进行仿真,仿真结果与实际探测到的辐射剂量增长值基本一致,证明了仿真方法的正确性。将仿真结果加以推广,通过一个屏蔽厚度下的实测辐射剂量可以推出不同屏蔽厚度下的辐射剂量;通过对舱外高能电子通量与舱内一个辐射剂量点相结合的探测,可以推出舱内各点的辐射剂量;选用不同屏蔽下相应能量的高能电子积分通量,通过一个评估系数将其直接转化为辐射剂量,为卫星工程人员对舱内辐射剂量的评估提供了简单快速可靠的方法,对实际工程具有重要的指导意义。