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在失去飛船的保護、零距離接觸太空環境時,航天員除了要面對艙外太空特殊壓力、真空和溫度3大環境的挑戰外,還要面對太空特有的空間輻射環境。
中國科學院空間環境研究預報中心副主任劉四清介紹說,地球周圍的空間環境中,主要存在3種高能粒子輻射源:地球輻射帶、銀河宇宙線和太陽粒子事件。
地球輻射帶
地球輻射帶是高能帶電粒子受到地球磁場捕獲而形成的強輻射區域,包括內輻射帶和外輻射帶,主要由高能電子與高能質子構成,靠近地球的內輻射帶中心位於距離地面3000-4000km左右。
目前的載人航天活動主要集中離地面在500km以下的低地球軌道上,處於內輻射帶底部。
在這個高度上,輻射帶主要集中在2個區域:南大西洋異常區(內輻射帶)和極區電子帶(外輻射帶)。
輻射帶高能粒子的能量相對不高,航天器的艙壁對它們能起到很好的屏蔽作用,但航天員的出艙活動應盡可能避開南大西洋異常區以降低航天員受到的輻射劑量。
銀河宇宙線
銀河宇宙線是來自銀河系超新星爆發時的高能粒子,能量很高,但通量較低。
由於其通量很低,一般不會造成顯著的短期效應,但長期暴露在銀河宇宙線中會增加不育和癌癥的風險。
在近地載人軌道上,地磁場屏蔽了大部分的銀河宇宙線,其劑量貢獻主要集中在極區附近,軌道越高、傾角越大,影響越大。
比如國際空間站飛行高度距離地面400km,傾角51.6°,銀河宇宙線對它造成的劑量佔輻射總劑量的一半以上。
而神舟飛船軌道的高度和傾角都比較低,銀河宇宙線的劑量貢獻只佔總劑量的30%左右。
太陽粒子事件
太陽粒子事件是太陽爆發活動產生的高能帶粒子流,持續時間從幾分鍾到幾天不等,主要成分是質子。
太陽粒子事件是隨機發生的,大的太陽粒子事件會產生較大的劑量,對載人航天是一個嚴重威脅。
與銀河宇宙線類似,在近地載人軌道上,受地磁屏蔽的影響,一般太陽粒子事件產生的輻射較小,劑量貢獻主要集中在極區附近,軌道傾角越高,受到的影響越大。