载人航天飞行辐射及其防护教学文稿

载人航天飞行辐射及其防护一.载人航天辐射环境1.银河宇宙线银河宇宙线是载人航天必然暴露的重要辐射源之一。银河宇宙射线是由能量极高，而通量很低的带电粒子组成。主要成分是质子约84.3%，α粒子约14.4%以及约1.3%的重离子。虽然重离子的注量比质子低得多，但电离辐射危害后果严重。所有辐射危害问题是能量低于10GeV/核子的宇宙辐射粒子造成的。而对宇宙辐射危害的评价，最重要的能量范围是0.1～1GeV/核子。赖伟核技术及应用一.载人航天辐射环境赖伟核技术及应用一.载人航天辐射环境太阳质子事件太阳出现大耀斑时，常发出大量高能带电粒子（即太阳宇宙线），在地球周围可观测到，这叫作太阳质子事件。太阳粒子事件的发生具有随机性，随着太阳活动的增强而发生粒子事件的概率增加。太阳质子事件的粒子成分主要是是质子和电子，其次是α粒子，Z>2的粒子较少。赖伟核技术及应用太阳耀斑是造成粒子事件的主要原因赖伟核技术及应用一.载人航天辐射环境太阳质子碰撞产生巨大能量赖伟核技术及应用一.载人航天辐射环境地球辐射带地球磁场捕获了大量的高能带电粒子，形成了地球辐射带，分为内外两个带。内辐射的中心位置到地心的距离约1.5个地球半径带主要由质子和电子组成。内带中对卫星和宇航员的威胁主要来自高能的质子，能量范围是1～103MeV。外辐射带的中心离开地心距约在3－4个地球半径，主要由电子和低能质子组成。外辐射带对卫星和宇航员的威胁主要来自高能的电子。赖伟核技术及应用一.载人航天辐射环境地球辐射带（即范艾伦带）赖伟核技术及应用二.航天辐射生物效应带电粒子的生物学效应与粒子的性质（电荷和电量）、剂量及所研究的生物学终点（如致细胞死亡、特定遗传基因的突变、染色体的畸变、细胞DNA损伤和致癌）有关。目前，美国宇航局已开始对航天辐射引起的致癌效应，对中枢神经系统的损伤，辐射与其它航天因素如微重力、有害气体的复合作用影响，辐射早期或急期的损伤，辐射对生殖、不育和遗传的危害等辐射生物效应进行了系统的研究。重离子的生物效应主要是致癌或遗传效应及对中枢神经系统的损伤。其他粒子的生物效应尚未明了。赖伟核技术及应用二.航天辐射生物效应重离子辐射效应的特点重离子（由于它原子序数及能量高，故又称HZE粒子）虽然注量比质子低得多，剂量也很小，但其电离能力强，沿粒子径迹会产生很大的能量沉积（高LET），从而造成生物细胞的破坏，甚至一个重离子的电离就能对细胞产生明显损伤。案例：在Apollo计划的5次登月飞行中有15名航天员感觉到不规则的闪光和光线，平均间隔2～3分钟，开眼和闭眼时都有，这是HZE料子击中航天员头部和穿越视网膜时引起光受体的退极化和“着火”的证据。赖伟核技术及应用三.载人航天的辐射防护航天飞行时，人员不可避免地会受到银河宇宙辐射的低剂量照射，同时也可能受到太阳质子辐射的高剂量率照射。目前，航天飞行中航天员的宇宙辐射的防护措施有：屏蔽；分为主动式和被动式；辐射防护药物。实验证明，某些药物具有减轻辐射损伤的作用；选择最佳飞行时间，在低地轨道飞行时，发射时间的选择不是很重要；但在登月飞行或登陆火星飞行时，就需要尽量选择太阳活动低年进行发射飞船。；建立太阳粒子事件预警系统。赖伟核技术及应用三.载人航天的辐射防护在飞行期间进行实时监测。装备个人测量仪。使航天员能及时了解个人接收辐射量的信息。赖伟核技术及应用四.展望随着航天事业的发展，人类在空间活动的人数不断增加，时间不断延长，飞行空间逐渐扩展。宇宙辐射对人类健康影响已成为人们极为关注的问题。现在，我国正在实施登月计划，载人航天飞行辐射防护成为了其关键问题之一。积极开展研究载人航天飞行辐射防护的研究将为我国登月