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地面上模擬太空輻射環(huán)境?在這里成真

來源:科技日報2023-05-26 10:23:13


(資料圖)

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、空間抗輻射防護設(shè)計與應(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”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)達到國際先進水平,可提供能量范圍在10~50MeV,束流強度1×104~1×1010P/cm2s(1萬~100億個質(zhì)子每平方厘米每秒),輻照面積20cm×20cm的質(zhì)子輻照條件,填補了國內(nèi)30-50MeV能量段質(zhì)子輻照試驗條件的空白。

懷柔50MeV質(zhì)子回旋加速器于2017年獲得立項批復(fù)啟動建設(shè);2020年5月加速器主體——主磁鐵完成加工并運抵實驗室現(xiàn)場,進入集成安裝與測試階段;2022年7月加速器首次成功出束,進入束流精細(xì)調(diào)節(jié)和試運行階段。2023年4月完成技術(shù)驗收測試。加速器在試運行階段先后為航天科技集團五院、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、電路板級、器件、材料等系列樣品的質(zhì)子輻照實驗測試。

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)境進行控制,對輻射過程相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)測,進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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