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沈自才 著

图书标签:

• 空间辐射
• 辐射工程
• 空间环境
• 辐射防护
• 航天工程
• 环境工程
• 电磁兼容
• 可靠性工程
• 电子器件
• 空间技术

出版社： 中国宇航出版社

ISBN：9787515904214

版次：1

商品编码：11264339

包装：精装

丛书名： 航天科技出版基金资助出版图书

开本：16开

出版时间：2013-06-01

用纸：胶版纸

页数：484

字数：738000

正文语种：中文、英文

内容简介

《空间辐射环境工程》重点讨论空间辐射环境工程，系统地从空间辐射环境与模型、空间辐射机理与效应、空间辐射与效应标准、空间辐射效应试验方法、地面模拟试验设备、飞行试验、数值仿真、航天器抗辐射加固以及空间辐射生物工程等方面进行了讨论，对航天器设计与研制、航天器空间辐射环境效应、地面模拟试验技术、飞行试验及深空探测等具有一定的指导意义。

作者简介

沈自才，1980年3月生，山东临沂人，博士，高级工程师。先后于中国科学院研究生院获得材料学硕士学位与光学工程博士学位。现从事航天器空间环境效应与深空探测技术研究。

内页插图

目录

第1章 绪论
第2章 空间辐射环境
2.1 概述
2.2 带电粒子辐射
2.2.1 带电粒子辐射环境
2.2.2 带电粒子辐射模型
2.3 太阳电磁辐射
2.3.1 太阳电磁辐射环境
2.3.2 太阳电磁辐射模型
2.4 深空辐射环境
2.4.1 自由空间辐射环境
2.4.2 月球辐射环境
2.4.3 火星辐射环境
2.4.4 木星辐射环境及模型
2.4.5 土星辐射环境及模型
2.4.6 不同行星体深空辐射环境比较
2.5 展望
参考文献
第3章 空间辐射环境效应
3.1 概述
3.2 空间辐射机理
3.2.1 辐射源类型
3.2.2 辐射与材料相互作用的物理过程与机理
3.2.3 重带电粒子、电子、γ射线和中子与物质相互作用的比较
3.3 空间辐射效应
3.3.1 单粒子效应
3.3.2 总剂量效应
3.3.3 表面充放电效应
3.3.4 内带电效应
3.3.5 位移损伤效应
3.3.6 太阳电磁辐射效应
3.3.7 辐射生物学效应
3.3.8 空间多因素环境协同效应
3.4 展望
参考文献
第4章 空间辐射环境及效应标准
4.1 概述
4.2 国外空间辐射环境及效应标准
4.2.1 国外空间辐射环境标准
4.2.2 国外空间辐射效应标准
4.3 国内空间辐射环境及效应标准
4.3.1 国内空间辐射环境标准
4.3.2 国内空间辐射效应标准
4.4 展望
……

前言/序言

　　自人类第一颗人造地球卫星开始，以美、苏/俄为代表的航天大国就非常重视空间辐射环境工程工作，先后发射了一系列空间辐射环境与效应探测器或探测装置，建立了一系列空间辐射环境模型和标准，搭建了一系列可以从事各种空间辐射环境与效应的地面模拟试验设备，开展了一系列以长期在轨暴露实验装置为代表的空间飞行试验，开发了一系列空间辐射环境与效应仿真平台，并将相关数据和成果应用于航天器的研制中。在近地轨道探测的基础上，成功建设了空间科学应用平台——空间站，并开展了对金星、木星、土星及其他小行星的深空探测活动。当前，以美国为代表的航天强国认识到了现有空间辐射环境模型的不足，开始了对新的辐射环境模型AE9/AP9的开发，并继续建设与改进功能更加齐全和性能更加先进的空间辐射环境效应地面模拟试验设备与仿真平台。
　　我国自首颗人造地球卫星东方红一号研制开始，就非常重视空间辐射环境工程的相关研究工作，并利用资源系列卫星等开展了空间辐射环境的探测。以中国空间技术研究院为代表的国内航天器研制单位建立了一系列空间辐射环境效应地面模拟试验设备，并初步开发了一些空间辐射环境与效应仿真平台。然而，与国外相比，我国在空间辐射环境工程的各个领域仍然存在较大的差距。
　　随着我国的航天活动从试验阶段进入应用阶段，一系列航天器，如导航系列卫星、资源系列卫星和气象系列卫星等均取得了长足的发展。以神舟系列飞船和嫦娥系列探测器为代表的载人航天工程和深空探测工程的推进，以空间站建设为代表的长寿命空间应用平台的开发对空间辐射环境工程提出了更高的要求。
　　目前，国内外尚缺乏关于空间辐射环境工程的专著。针对我国在空间辐射环境工程领域与国外相比仍然存在较大差距的现状，作者在多年从事航天器空间辐射环境及效应研究工作的基础上，对国内外空间辐射环境工程的现状和发展趋势进行梳理、分析和总结，并结合个人的研究成果进行整理，以期从空间辐射环境与模型、空间辐射机理与效应、空间辐射环境与效应标准、空间辐射效应试验方法、地面模拟试验设备、飞行试验、数值仿真、航天器抗辐射加固以及空间辐射生物工程等方面对空间辐射环境工程进行系统的介绍，为国内从事航天器设计与研制、航天器空间辐射环境效应、地面模拟试验技术、飞行试验及深空探测等领域的科技工作者提供参考。
　　本书在编写过程中，得到了丁义刚高工、刘宇明高工、赵春晴工程师、牟永强工程师等的帮助，航天东方红卫星有限公司首席科学家张永维总师对本书提出了宝贵的意见和建议。本书在编写过程中取材于国内外有关科学技术文献并努力规范引用，在此，对文献的作者表示感谢，如有不周之处，请予谅解并给予指正。本书在出版过程中，得到了中国空间技术研究院李明研究员、邱家稳研究员，北京卫星环境工程研究所刘国青研究员、向树红研究员、易忠研究员、童靖宇研究员、张立伟高工、何磊工程师的支持和帮助。我国深空探测首席科学家欧阳自远院士，神舟飞船总设计师戚发韧院士，“中国枪王”朵英贤院士，小卫星领域首席专家、中国空间技术研究院副院长兼科技委主任李明研究员欣然为本书题词，戚发韧院士和张永维总师在百忙之中为本书作序。在此，一并表示感谢。
　　空间辐射环境工程是一门多学科交叉的系统性工程科学，虽然经过半个多世纪的发展，但随着新型航天器的研制、新材料新器件的开发以及空间探测的不断推进，在理论、方法和应用上仍在不断深化。由于作者水平所限，书中不尽完善之处在所难免，恳请广大同行、读者批评指正。

　　作者
　　2013年4月于北京航天城

浩瀚星河中的文明基石：空间辐射环境工程 引言：穿越真空，直面宇宙的挑战 自人类仰望星空，对宇宙的探索便从未停歇。从最初的火箭发射到如今的载人登月、火星探测，我们正一步步将文明的触角延伸至太阳系乃至更远的深空。然而，太空并非一片宁静祥和的乐土，而是充满了复杂、高能的辐射环境。这些无形的“幽灵”——高能粒子、宇宙射线和太阳爆发物——对航天器、在轨卫星乃至宇航员的生命安全构成了致命威胁。 本书《浩瀚星河中的文明基石：空间辐射环境工程》，旨在全面、深入地剖析这些严峻的挑战，并系统性地阐述工程学如何应对、规避和减轻这些风险，确保我们在宇宙中探索的每一步都坚实可靠。全书聚焦于工程实践、材料科学、防护设计与任务规划，为深空任务的成功奠定必要的理论和技术基础。 --- 第一部分：空间辐射场域的本质与特性 本部分是理解工程对策的前提，详细描绘了我们必须对抗的敌人——空间辐射。我们摒弃了过于基础的物理概念，直接深入到工程应用层面。 第一章：轨道环境的辐射分类与剂量学 我们将空间辐射划分为电离辐射和非电离辐射两大类，重点分析其在不同轨道区域（近地轨道LEO、地球静止轨道GEO、月球轨道、行星际空间）的分布差异。 太阳高能粒子（SEP）： 聚焦于太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）事件的能量谱分析。工程上，我们关注其峰值通量与累积剂量对电子元件的瞬时击穿和长期退化效应。 银河宇宙射线（GCR）： 作为持续的、高穿透性威胁，GCR的成分复杂性（质子、重离子，如铁核）对防护材料提出了独特的挑战。内容包括LET（线性能量转移）的概念及其在生物效应和材料损伤中的重要性。 地磁场俘获辐射（范艾伦带）： 详细对比内、外辐射带的粒子能量分布，特别关注穿透模式和剂量热点，指导卫星的轨道选择和规避策略。 第二章：辐射对航天系统的物理影响模型 本章将辐射效应转化为可量化的工程参数。 单粒子效应（SEE）的分类与判据： 深入探讨尖峰效应（SEU）、多比特翻转（SEEM）、闩锁效应（SEL）的触发阈值。重点分析“最小临界电荷”（Qcrit）与宇航级半导体器件的关联性，并引入“辐射环境模型与器件响应模型”的耦合方法。 总剂量效应（TID）： 分析TID在MOS器件中的关键影响，如阈值电压漂移、跨导下降和漏电流增加。我们提供一套加速测试流程，用地面高剂量率测试模拟长期在轨低剂量率累积效应的预测模型。 材料的辐照损伤与老化： 探讨高能粒子对光学系统（如镜面、传感器）、聚合物（如电缆绝缘层）和热控涂层的影响。内容包括光致发黄、机械性能脆化和表面释气的工程指标。 --- 第二部分：空间辐射防护工程学：从被动到主动 这是本书的核心工程实践部分，详细阐述了如何通过工程手段构建可靠的辐射安全屏障。 第三章：被动防护：屏蔽设计与优化 被动防护是航天器辐射防护的基石。本章关注如何选择和布局屏蔽材料以最大化防护效率并最小化质量增益。 屏蔽材料的选择原则： 强调“低原子序数材料”在减小次级辐射（特别是伽马射线和制动辐射）方面的优势。详细对比铝、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、水凝胶等工程材料的质量比屏蔽因子（Mass Shielding Factor）。 几何优化与多层屏蔽： 引入“分层屏蔽结构”的概念，例如使用外层低Z材料（捕获次级粒子）和内层高Z材料（吸收剩余粒子）的组合策略。分析剂量梯度在不同屏蔽层中的分布，指导结构设计。 屏蔽质量与任务指标的权衡： 建立一个基于辐射安全裕度与有效载荷质量限制的优化算法框架，指导任务规划者在设计初期确定最优的屏蔽厚度。 第四章：主动防护系统与空间天气预警 面对时变的太阳辐射事件，主动防护成为深空任务的必要手段。 空间天气监测与预警系统（Space Weather Monitoring）： 介绍依赖于地基望远镜、近地卫星（如DSCOVR, ACE）及深空探测器实时数据的辐射态势感知（Radiation Situation Awareness）技术。重点分析数据延迟、信息融合及预警时间窗的工程化问题。 快速响应与轨道机动： 对于载人任务，重点讨论“辐射避难所”（Storm Shelter）的设计标准——如何利用航天器内部的燃料、水箱或设备堆积区形成局部高密度屏蔽。分析紧急轨道转移（如GEO卫星的“避险漂移”）所需的推进剂预算和时间窗口。 电磁场与等离子体防护： 探讨利用强磁场或等离子体鞘层来偏转带电粒子流动的主动偏转技术的理论基础和当前实验进展，特别是在未来深空载人飞船中的可行性研究。 --- 第三部分：辐射硬化设计与航天器可靠性保障 本部分深入到电子系统的设计层面，确保在既定辐射环境下，电子设备能够持续、可靠地工作。 第五章：抗辐射电子学（Rad-Hard Electronics） 辐射硬化是保证任务寿命的关键。我们专注于成熟的工程实践和新兴技术。 器件级辐射硬化技术： 详细剖析SOI（绝缘体上硅）、超结（Superjunction）结构在抗闩锁和抗总剂量效应方面的优势。介绍“加固设计”技术，如增加器件的氧化层厚度、调整掺杂浓度以提高对SEE的抗性。 电路设计与容错技术： 引入“三模冗余”（TMR）、“投票机制”等硬件冗余方法在关键计算单元中的实现细节。讨论如何设计具有自检、自修复（Error Detection and Correction, EDAC）功能的存储器和处理器，以应对SEU。 选型与鉴定流程： 阐述MIL-STD-883等国际标准在航天电子元器件选型、筛选和环境测试中的应用，确保从“商业级”到“宇航级”的质量跨越。 第六章：辐射对载人任务的生物剂量管理 对于载人航天，辐射防护的核心目标转向保护宇航员的健康。 生物效应剂量学： 采用“有效剂量”（Effective Dose）和“等效剂量”（Equivalent Dose）的概念，结合辐射权重因子（Wr），精确评估长期暴露风险。分析急性辐射综合征（ARS）的临界阈值和防护目标。 辐射监测与个人剂量计： 介绍在轨使用的实时剂量监测设备（如半导体剂量计、热释光剂量计TLD）的部署策略，以及如何为宇航员配备个人剂量仪，实现剂量分配的实时追踪。 任务风险评估与操作规程： 将辐射环境模型、防护措施和宇航员生理模型相结合，建立“任务辐射风险预算”。制定详细的应急操作规程，指导宇航员在特定辐射事件期间的安全行为。 --- 结语：面向深空的工程未来 本书的最终目标是提供一个全面的、跨学科的工程框架，使工程师能够自信地设计和实施抵御空间辐射的复杂系统。我们不仅回顾了现有的成熟技术，更展望了如超导屏蔽、新型复合材料在下一代高能粒子防护中的应用潜力。空间辐射环境工程，是人类迈向行星际文明的隐形护盾，本书即是这领域中坚实的工程指南。

评分☆☆☆☆☆

我一直对太空探索充满着浓厚的兴趣，总觉得人类对宇宙的探索是未来发展的必然方向。当我看到《空间辐射环境工程》这本书时，我期待它能为我揭示太空环境中隐藏的各种挑战，尤其是那些无形却又至关重要的“辐射”问题。我希望通过阅读这本书，能更全面地认识到空间辐射对航天活动可能带来的影响，并了解相关的工程技术如何应对这些挑战。然而，当我翻开这本书，我发现它呈现给我的是一个极其专业化的世界。书中的章节充斥着大量的公式、图表和技术参数，这让我感到有些望而却步。我尝试着去理解其中的一些关于辐射的物理原理和工程设计方法，但很多内容对我来说都太过晦涩难懂，缺乏必要的背景知识和引导。我感觉这本书更像是一本为空间物理、航天工程等领域的专家和学生量身打造的教科书，它提供了系统性的理论框架和深入的技术细节，但对于像我这样的普通爱好者来说，阅读起来有很大的难度。我希望能有更多的科普性内容，比如用更通俗易懂的语言解释空间辐射的来源、危害，以及一些成功的空间辐射防护案例，这样才能让我更容易地接受和理解。

评分☆☆☆☆☆

我对宇宙充满着天然的向往，总觉得浩瀚的星辰大海中隐藏着无数的奥秘等待我们去探索。当我看到《空间辐射环境工程》这本书时，以为它能带我深入了解太空中的未知危险，从而对未来的太空探索有更深层次的理解。于是，我满怀期待地把它带回了家。然而，翻开书页，我却感到一阵措手不及。书中的文字充斥着大量我陌生的专业术语，比如“电离辐射”、“粒子通量”、“空间粒子探测器”等等，这些词汇对我而言如同天书。我尝试着去理解其中关于辐射源、辐射传播以及辐射防护的章节，但很多概念的阐述都显得非常抽象和技术化。我发现这本书似乎更侧重于从工程学的角度去分析和解决问题，例如如何设计更有效的辐射屏蔽材料，如何评估不同空间环境下辐射的强度和类型，以及如何制定相关的防护标准。这些内容虽然对于专业研究人员来说至关重要，但对于一个像我这样的普通读者来说，理解起来确实存在不小的门槛。我更希望这本书能提供一些更直观的例子，比如介绍一些历史上的太空任务是如何应对辐射挑战的，或者用更形象的比喻来解释一些复杂的物理现象，让我能更容易地领会到空间辐射环境的严峻性以及工程防护的重要性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我一种沉甸甸的科技感，但说实话，我拿到手的时候，内心是有点忐忑的。我之前对“空间辐射环境”这个概念的理解非常模糊，可能就停留在科幻电影里那些宇航员必须穿厚重防护服的场景。拿到《空间辐射环境工程》这本书，我首先被它厚实的纸张和清晰的排版吸引了。我翻开第一页，映入眼帘的是一堆我完全看不懂的公式和图表，当时真的有点绝望。我心想，这书是不是太专业了？我一个普通读者，真的能看懂吗？我平时就对天文有点兴趣，但也就是看看纪录片，了解一下行星和星系什么的。对背后支撑这些探索的工程技术，尤其是涉及到这种“看不见摸不着”的辐射，完全是小白一个。我尝试着跳着看，希望能找到一些通俗易懂的部分。比如，书里提到的一些空间站和卫星受到的辐射影响，我能隐约理解。但当它开始深入讲解辐射的种类、产生机制、防护原理，还有相关的计算模型时，我的大脑就跟不上节奏了。那些专业术语，比如“带电粒子”、“电磁辐射”、“屏蔽材料”、“剂量当量”之类的，我需要查很多资料才能勉强理解一两个词的意思。我发现这本书更像是一本工程师手册，或者说是为相关专业的学生和从业者量身打造的。它似乎提供了一种非常系统和深入的知识体系，但对于像我这样的门外汉来说，阅读体验就像是在一座信息的大山前迷失了方向，缺乏一个清晰的指引。我希望书中能有一些更基础的科普章节，解释一下为什么空间辐射很重要，它对我们日常生活和未来太空探索有什么影响，然后再逐步深入。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对太空充满了好奇心的普通读者，平时喜欢看一些科幻小说和科普纪录片，对宇宙的奥秘总是充满了向往。偶然的机会，我看到了《空间辐射环境工程》这本书，书名听起来就很有科技感，我便买来翻阅，希望能从中了解到一些关于太空环境的知识。然而，当我打开这本书，迎接我的却是一连串令我眼花缭乱的专业术语和复杂的公式。我发现这本书的侧重点似乎在于如何“设计”和“建造”来应对空间辐射，例如如何建造防护层、如何计算辐射的防护效果等等。这些内容对于非专业人士来说，理解起来确实有一定难度。我尝试着去阅读，但很多章节都涉及到了我不太熟悉的物理和工程概念，比如粒子的能谱、辐射的衰减率、屏蔽材料的有效性等等。我感觉这本书更像是一本工程技术手册，为那些从事空间辐射相关领域工作的专业人士提供了详尽的技术指导和理论支撑。对于我这样一个对太空充满兴趣但缺乏专业背景的读者来说，这本书的内容显得过于深入和专业，难以构建起一个清晰的认知图谱。我更希望能读到一些关于空间辐射对人类健康影响的科普，或者是一些关于如何利用现有技术来减少太空辐射影响的案例分析，这样或许能让我更容易地理解和接受。

评分☆☆☆☆☆

我本来是想找一本关于宇宙探索的普及读物，结果意外翻到了这本《空间辐射环境工程》。拿到书的那一刻，我眼前一亮，觉得这个书名听起来就很有技术含量，可能能让我对太空的认识更上一层楼。我一直对载人航天和空间站的运行很感兴趣，总觉得那些宇航员在太空中工作是很不容易的，肯定会遇到很多我们平时难以想象的困难。所以，当我在书店看到这本书的时候，就觉得它可能揭示了太空中的一些“隐形杀手”，比如辐射。我开始翻阅，发现里面有很多图表和数据，看起来非常专业。我尝试着去理解，但很多概念，比如“地磁场”、“太阳活动周期”、“宇宙射线”等等，对我来说都比较陌生。我不是这方面的专业人士，平时也只是对一些科普文章和纪录片感兴趣。这本书的内容似乎比我平时接触到的要深入得多，它更多的是在探讨如何去“工程化”地解决空间辐射的问题，而不是简单地介绍辐射是什么。我看到一些章节在讲如何设计防护材料，如何进行辐射剂量的计算，还有对不同空间环境下的辐射效应进行分析。这些内容虽然听起来很重要，但对我来说，就像是听天书一样，我抓不住重点，也无法建立起完整的知识框架。我更期望能读到一些关于空间辐射对人体健康影响的科普，或者是一些历史事件中，辐射对航天任务造成过哪些具体影响的故事。这本书的内容，感觉更像是给专业人士看的“秘籍”，而不是给普通爱好者准备的“入门指南”。

评分☆☆☆☆☆

到货很快，很满意～～～～～～～

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求还可以！

评分☆☆☆☆☆

很不错的一本书，对研究空间辐射环境效应很有用

评分☆☆☆☆☆

内容详实，但是不知道这些经验在国内应用的情况如何！

评分☆☆☆☆☆

印刷质量不错～绝对是正版，快递服务也不错～

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

不错

评分☆☆☆☆☆

书籍不错不错不错不错不错不错