木星系探测中多层材料的辐射屏蔽优化设计方法

作     者：王建昭 马继楠 张庆祥 李衍存 贾晓宇 田岱 朱安文 邱家稳 WANG Jianzhao;MA Ji’nan;ZHANG Qingxiang;LI Yancun;JIA Xiaoyu;TIAN Dai;ZHU Anwen;QIU Jiawen

作者机构：北京空间飞行器总体设计部 

基　　金：国家新材料生产应用示范平台建设项目 中国空间技术研究院自主研发项目 

出 版 物：《航天器环境工程》 (Spacecraft Environment Engineering)

年 卷 期：2019年第36卷第6期

页      码：601-606页

摘      要：与地球辐射环境相比,木星辐射带中的粒子辐射环境有能量高、通量大、能谱硬等特点,对木星探测器的辐射防护要求更高。航天器设计中常用的多层金属材料的防护效果取决于辐射环境、屏蔽层数量与厚度、屏蔽层叠放顺序等众多因素,因此采用数值方法进行设计十分困难,有必要开发智能屏蔽优化算法。文章结合遗传算法和MULASSIS多层屏蔽仿真程序,以屏蔽后的吸收剂量为优化目标,开发了多层材料辐射防护优化设计方法。利用该方法,得到一定重量指标约束下的最优屏蔽结构,其特点是将高低原子序数材料相结合,多为双层或三层结构,并把高原子序数材料放置在外侧。以远木点和近木点分别为25个和10个木星半径的赤道面轨道为例,当面密度为1 g/cm2时,最优屏蔽结构为0.829 mm铅和0.158 mm镁的双层结构,可将辐射造成的总剂量降低至120.3 krad(Si)/a,与传统铝屏蔽材料相比,可节省近43.6%的重量资源。本方法可用于指导未来木星探测的辐射防护设计。

主 题 词：木星 辐射总剂量 屏蔽结构 多层材料 数值分析 

学科分类：07[理学] 08[工学] 070102[070102] 0825[工学-环境科学与工程类] 0701[理学-数学类] 

D　O　I：10.12126/see.2019.06.011

馆 藏 号：203870765...