載人航天飛行輻射及其防護(hù)教學(xué)文稿

載人航天飛行輻射及其防護(hù)一.載人航天輻射環(huán)境1.銀河宇宙線銀河宇宙線是載人航天必然暴露的重要輻射源之一。銀河宇宙射線是由能量極高，而通量很低的帶電粒子組成。主要成分是質(zhì)子約84.3%，α粒子約14.4%以及約1.3%的重離子。雖然重離子的注量比質(zhì)子低得多，但電離輻射危害后果嚴(yán)重。所有輻射危害問(wèn)題是能量低于10GeV/核子的宇宙輻射粒子造成的。而對(duì)宇宙輻射危害的評(píng)價(jià)，最重要的能量范圍是0.1～1GeV/核子。賴偉核技術(shù)及應(yīng)用一.載人航天輻射環(huán)境賴偉核技術(shù)及應(yīng)用一.載人航天輻射環(huán)境太陽(yáng)質(zhì)子事件太陽(yáng)出現(xiàn)大耀斑時(shí)，常發(fā)出大量高能帶電粒子（即太陽(yáng)宇宙線），在地球周?chē)捎^測(cè)到，這叫作太陽(yáng)質(zhì)子事件。太陽(yáng)粒子事件的發(fā)生具有隨機(jī)性，隨著太陽(yáng)活動(dòng)的增強(qiáng)而發(fā)生粒子事件的概率增加。太陽(yáng)質(zhì)子事件的粒子成分主要是是質(zhì)子和電子，其次是α粒子，Z>2的粒子較少。賴偉核技術(shù)及應(yīng)用太陽(yáng)耀斑是造成粒子事件的主要原因賴偉核技術(shù)及應(yīng)用一.載人航天輻射環(huán)境太陽(yáng)質(zhì)子碰撞產(chǎn)生巨大能量賴偉核技術(shù)及應(yīng)用一.載人航天輻射環(huán)境地球輻射帶地球磁場(chǎng)捕獲了大量的高能帶電粒子，形成了地球輻射帶，分為內(nèi)外兩個(gè)帶。內(nèi)輻射的中心位置到地心的距離約1.5個(gè)地球半徑帶主要由質(zhì)子和電子組成。內(nèi)帶中對(duì)衛(wèi)星和宇航員的威脅主要來(lái)自高能的質(zhì)子，能量范圍是1～103MeV。外輻射帶的中心離開(kāi)地心距約在3－4個(gè)地球半徑，主要由電子和低能質(zhì)子組成。外輻射帶對(duì)衛(wèi)星和宇航員的威脅主要來(lái)自高能的電子。賴偉核技術(shù)及應(yīng)用一.載人航天輻射環(huán)境地球輻射帶（即范艾倫帶）賴偉核技術(shù)及應(yīng)用二.航天輻射生物效應(yīng)帶電粒子的生物學(xué)效應(yīng)與粒子的性質(zhì)（電荷和電量）、劑量及所研究的生物學(xué)終點(diǎn)（如致細(xì)胞死亡、特定遺傳基因的突變、染色體的畸變、細(xì)胞DNA損傷和致癌）有關(guān)。目前，美國(guó)宇航局已開(kāi)始對(duì)航天輻射引起的致癌效應(yīng)，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷，輻射與其它航天因素如微重力、有害氣體的復(fù)合作用影響，輻射早期或急期的損傷，輻射對(duì)生殖、不育和遺傳的危害等輻射生物效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。重離子的生物效應(yīng)主要是致癌或遺傳效應(yīng)及對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷。其他粒子的生物效應(yīng)尚未明了。賴偉核技術(shù)及應(yīng)用二.航天輻射生物效應(yīng)重離子輻射效應(yīng)的特點(diǎn)重離子（由于它原子序數(shù)及能量高，故又稱HZE粒子）雖然注量比質(zhì)子低得多，劑量也很小，但其電離能力強(qiáng)，沿粒子徑跡會(huì)產(chǎn)生很大的能量沉積（高LET），從而造成生物細(xì)胞的破壞，甚至一個(gè)重離子的電離就能對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生明顯損傷。案例：在Apollo計(jì)劃的5次登月飛行中有15名航天員感覺(jué)到不規(guī)則的閃光和光線，平均間隔2～3分鐘，開(kāi)眼和閉眼時(shí)都有，這是HZE料子擊中航天員頭部和穿越視網(wǎng)膜時(shí)引起光受體的退極化和“著火”的證據(jù)。賴偉核技術(shù)及應(yīng)用三.載人航天的輻射防護(hù)航天飛行時(shí)，人員不可避免地會(huì)受到銀河宇宙輻射的低劑量照射，同時(shí)也可能受到太陽(yáng)質(zhì)子輻射的高劑量率照射。目前，航天飛行中航天員的宇宙輻射的防護(hù)措施有：屏蔽；分為主動(dòng)式和被動(dòng)式；輻射防護(hù)藥物。實(shí)驗(yàn)證明，某些藥物具有減輕輻射損傷的作用；選擇最佳飛行時(shí)間，在低地軌道飛行時(shí)，發(fā)射時(shí)間的選擇不是很重要；但在登月飛行或登陸火星飛行時(shí)，就需要盡量選擇太陽(yáng)活動(dòng)低年進(jìn)行發(fā)射飛船。；建立太陽(yáng)粒子事件預(yù)警系統(tǒng)。賴偉核技術(shù)及應(yīng)用三.載人航天的輻射防護(hù)在飛行期間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。裝備個(gè)人測(cè)量?jī)x。使航天員能及時(shí)了解個(gè)人接收輻射量的信息。賴偉核技術(shù)及應(yīng)用四.展望隨著航天事業(yè)的發(fā)展，人類(lèi)在空間活動(dòng)的人數(shù)不斷增加，時(shí)間不斷延長(zhǎng)，飛行空間逐漸擴(kuò)展。宇宙輻射對(duì)人類(lèi)健康影響已成為人們極為關(guān)注的問(wèn)題?，F(xiàn)在，我國(guó)正在實(shí)施登月計(jì)劃，載人航天飛行輻射防護(hù)成為了其關(guān)鍵問(wèn)題之一。積極開(kāi)展研究載人航天飛行輻射防護(hù)的研究將為我國(guó)登月