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地面上模擬太空輻射環(huán)境？在這里成真
發(fā)布時(shí)間：2023-05-26 09:24:54
文章來源：科技日報(bào)
地面上模擬太空輻射環(huán)境？在這里成真
(資料圖片)
記者從中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心獲悉，2023年5月25日，位于北京懷柔科學(xué)城的用于空間輻射測試的懷柔50MeV（兆電子伏特）質(zhì)子回旋加速器設(shè)備完成試運(yùn)行正式交付使用，將為空間輻射環(huán)境效應(yīng)測試與分析、空間抗輻射防護(hù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究提供重要的測試條件，為輻射環(huán)境探測及空間輻射環(huán)境應(yīng)用提供支撐。
作為北京懷柔科學(xué)城第一批交叉研究平臺(tái)之一的 “空間科學(xué)衛(wèi)星系列及有效載荷研制測試保障平臺(tái)”中的重要組成部分，懷柔50MeV質(zhì)子回旋加速器設(shè)施主要由主磁鐵、主線圈、高頻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、離子源與注入線、束流管線、控制系統(tǒng)和劑量監(jiān)測與安全聯(lián)鎖系統(tǒng)等部分組成，加速器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、效率高、調(diào)節(jié)方便，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，可提供能量范圍在10~50MeV，束流強(qiáng)度1×104~1×1010P/cm2s（1萬~100億個(gè)質(zhì)子每平方厘米每秒），輻照面積20cm×20cm的質(zhì)子輻照條件，填補(bǔ)了國內(nèi)30-50MeV能量段質(zhì)子輻照試驗(yàn)條件的空白。
懷柔50MeV質(zhì)子回旋加速器于2017年獲得立項(xiàng)批復(fù)啟動(dòng)建設(shè)；2020年5月加速器主體——主磁鐵完成加工并運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場，進(jìn)入集成安裝與測試階段；2022年7月加速器首次成功出束，進(jìn)入束流精細(xì)調(diào)節(jié)和試運(yùn)行階段。2023年4月完成技術(shù)驗(yàn)收測試。加速器在試運(yùn)行階段先后為航天科技集團(tuán)五院、中國航天員訓(xùn)練中心、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院微電子研究所等國內(nèi)30余家單位開展了單機(jī)、電路板級(jí)、器件、材料等系列樣品的質(zhì)子輻照實(shí)驗(yàn)測試。
在復(fù)雜的太空環(huán)境中，高能質(zhì)子是空間輻射的重要來源，且能穿透航天器外殼進(jìn)入航天器內(nèi)部，對航天器的芯片和材料造成輻射損傷，對航天員的健康和航天設(shè)備的正常工作構(gòu)成嚴(yán)重威脅。若能在地面通過相關(guān)裝置模擬出太空的輻射環(huán)境，開展相關(guān)研究，就能更方便地對輻射環(huán)境進(jìn)行控制，對輻射過程相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而更加深入地了解空間輻射環(huán)境效應(yīng)的規(guī)律特征。在此基礎(chǔ)上，通過對航天器相關(guān)器件和航天服進(jìn)行抗核加固，能夠助力其抵抗惡劣的空間環(huán)境。但是，目前國內(nèi)空間輻射效應(yīng)測試條件較歐美等航天強(qiáng)國還存在差距。2017年開始，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心針對上述問題，以空間科學(xué)系列衛(wèi)星的抗輻射分析測試為牽引，提出設(shè)計(jì)要求，由中國原子能科學(xué)研究院研制了這套50MeV質(zhì)子回旋加速器。
未來，懷柔50MeV質(zhì)子回旋加速器將繼續(xù)發(fā)揮北京懷柔科學(xué)城核心區(qū)的區(qū)位和大科學(xué)裝置集群測試優(yōu)勢，在光電及線性器件位移損傷效應(yīng)、低軌道航天器單粒子效應(yīng)、太陽電池輻射損傷效應(yīng)、航天員空間環(huán)境安全保障等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。
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