載人航天器密封艙內生物劑量三維仿真技術

楊 彪，楊東升，魏傳鋒

（1. 中國空間技術研究院 載人航天總體部，北京 100094；2. 北京衛星環境工程研究所，北京 100094；3. 可靠性與環境工程技術重點實驗室，北京 100094）

0 引言

運行在低地球軌道上的載人航天器遭遇的空間電離輻射源主要包括地球輻射帶捕獲質子和電子、太陽高能粒子事件和銀河宇宙射線[1]。這些帶電粒子可能穿透航天器壁板與航天員人體組織發生相互作用，并在組織內部引起原子的電離、激發、核反應和化學反應，導致航天員生理功能變化和組織損傷，甚至誘發癌變[2-4]。載人航天器密封艙為航天員工作和生活的場所，艙內的生物劑量水平需滿足航天員劑量限值要求[5]，以保證航天員的在軌安全和健康。

輻射劑量三維仿真技術是在傳統的一維實心球屏蔽模型基礎上，考慮衛星總體布局所導致的質量屏蔽各向異性特點，采用扇區射線法獲得不同方向的輻射劑量分布[6]。該技術已在我國長壽命衛星總體設計中廣泛應用，為衛星電子元器件和材料的抗輻射設計提供了重要依據[7]。然而，輻射劑量三維仿真技術在我國載人航天器領域的應用并不多見。在以往載人航天器總體設計中，往往采用一維實心球模型獲得等效鋁厚度和生物劑量的關系，僅能粗略評估航天員在軌生物劑量水平，難以指導航天員輻射防護工程設計。我國正在發展中長期駐留載人航天器，要求航天員在軌長期駐留，因此，迫切需要發展航天員生物劑量三維仿真技術，以仿真結果為依據改進航天器構型布局總體設計，實現整器質量屏蔽最優化，為航天員提供有效的輻射防護。……