空间辐射防护技术课程内容探索与设计

[摘 要] 空间辐射防护技术课程重点围绕空间辐射环境、载人航天期间的空间电离辐射防护和监测、材料与器件的抗辐射加固技术等方面进行教学。该课程有助于完备核工程与核技术以及辐射防护和核安全的专业教学。着重对空间辐射防护技术课程的必要性以及课程内容进行探索与设计。

[关 键 词] 空间辐射环境；载人航天；抗辐射加固

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）28-0163-01

一、引言

当前，各国的航天活动呈现蓬勃发展的景象，各国相继制定或调整航天发展战略、发展规划和发展目标，航天事业在国家整体发展战略中的地位与作用日益突出，航天活动对人类文明和社会进步的影响进一步增强。人类开展航天活动必然面临复杂、恶劣的空间环境。空间环境是指航天器在轨道上运行时所遇到的自然环境和人为环境，包括：热真空、电磁辐射、高能粒子辐射、等离子体、微流星体、空间碎片、行星大气、磁场和引力场等。

空间辐射环境及其效应对航天员、航天器材料及器件等均存在潜在危害，为保证系统在辐射环境中具有较强的抗辐射损伤能力，并确保可靠完成规定任务，空间辐射防护已成为支撑航天活动顺利实施的重要学科之一。因此，开展空间辐射防护技术的教学工作势在必行。人类的航天活动已经开展了近六十年，但在空间辐射防护方面还知之甚少，因此，亟须培养该方面的人才。核科学旨在研究各种环境粒子与物质的相互作用机理及产生的效应，并利用这些机理和效应开展教学与研究。空间环境作为重要的辐射环境之一，是核学科必须开展的教学内容。因此，在进行核工程、核技术、辐射防护与核安全专业方面的课程设计时，需要将空间辐射防护技术列为其专业必修课或选修课。

通过对国内外空间辐射防护技术相关资料进行检索，可以发现，该方面并没有合适的教材可选用，因此亟须开展空间辐射防护技术课程内容的探索与设计。空间辐射环境主要是对人及航天器材料与器件造成威胁，空间辐射防护技术课程内容需要涉及载人航空的辐射防护与监测、空间抗辐射加固技术两大块内容。本文将分三部分内容进行空间辐射防护技术课程内容的探索与设计。

二、课程内容的探索与设计

（一）课程绪论介绍

空间辐射防护技术课程旨在让学生了解并掌握载人航空的辐射防护技术与监测手段以及空间抗辐射加固技术。首先，介绍什么是空间辐射防护技术，为什么要设置这样一门课程，让学生明确该课程主要任务或目的。其次，对空间辐射环境类型做整体介绍。第三，概括性地介绍空间辐射环境对载人航天的辐射危险，涉及空间辐射生物学效应，航天员的辐射安全保障以及星际载人航天的辐射危险与防护。第四，概括性地介绍空间辐射损伤机制以及几种典型的辐射效应，包括单粒子效应、电离总剂量效应、表面充放电效应、位移损伤效应等。

（二）载人航空的辐射防护与监测

讲解空间辐射剂量学及生物学效应，包括空间辐射剂量学的涉及量和单位、空间辐射剂量的主动与被动测量方法、空间辐射的生物学效应特点、空间辐射生物学实验研究。详细讲述空间辐射防护的剂量预估方法，包括空间辐射剂量预估的概念、空间电离辐射环境模型、人体组织剂量的计算。重点阐述载人航天的辐射防护知识，包括辐射防护的发展概况、危险分析与辐射防护、载人航天的辐射剂量限值、空间辐射防护方法、星际飞行的辐射防护以及载人航天辐射防护的实施。了解载人航天的辐射剂量监测，涉及载人航天的辐射监测要求、载人航天的辐射监测装备、航天期间测量的辐射剂量等。简单讲述空间环境中的非电离辐射知识。

（三）空间抗辐射加固技术

课程内容应明确空间抗辐射加固技术的定义以及设计流程。该部分应较全面、系统地介绍抗辐射加固的基本理论、方法和典型应用，重点围绕空间辐射环境下的辐射效应及抗辐射设计，详细讲授辐照试验、抗辐射设计、辐射加固保证以及MOS工艺器件、二极管、双晶体管、FPGA等典型器件的辐射损伤机制和辐射损伤效应。

三、结论

空间辐射防护技术重点围绕空间辐射环境、载人航天期间的空间电离辐射防护和监测、材料与器件的抗辐射加固技术等方面进行教学。该课程将有助于本科生学生了解载人航天辐射防护与监测技术、空间抗辐射加固技术等领域的科学知识。

参考文献：

[1]韩虹，王子玉，钟兴旺.空间环境对飞行器的影响[J].空间电子技术，2011，8（1）：1-5.

[2]龚自正，曹燕，侯明强，等.空间环境及其对航天器的影响与防护技术[A].中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会學术年会[C]，2008.

[3]祁章年.载人航天的辐射防护与监测[M].北京：国防工业出版社，2003.

[4]沈自才，丁义刚.抗辐射设计与辐射效应[M].北京：中国科学技术出版社，2015.

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