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        空間輻射防護(hù)技術(shù)課程內(nèi)容探索與設(shè)計(jì)

        2016-06-11 06:55:39劉云鵬湯曉斌龔頻陳飛達(dá)
        關(guān)鍵詞:抗輻射載人課程內(nèi)容

        劉云鵬 湯曉斌 龔頻 陳飛達(dá)

        [摘 要] 空間輻射防護(hù)技術(shù)課程重點(diǎn)圍繞空間輻射環(huán)境、載人航天期間的空間電離輻射防護(hù)和監(jiān)測(cè)、材料與器件的抗輻射加固技術(shù)等方面進(jìn)行教學(xué)。該課程有助于完備核工程與核技術(shù)以及輻射防護(hù)和核安全的專業(yè)教學(xué)。著重對(duì)空間輻射防護(hù)技術(shù)課程的必要性以及課程內(nèi)容進(jìn)行探索與設(shè)計(jì)。

        [關(guān) 鍵 詞] 空間輻射環(huán)境;載人航天;抗輻射加固

        [中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603(2016)28-0163-01

        一、引言

        當(dāng)前,各國(guó)的航天活動(dòng)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的景象,各國(guó)相繼制定或調(diào)整航天發(fā)展戰(zhàn)略、發(fā)展規(guī)劃和發(fā)展目標(biāo),航天事業(yè)在國(guó)家整體發(fā)展戰(zhàn)略中的地位與作用日益突出,航天活動(dòng)對(duì)人類文明和社會(huì)進(jìn)步的影響進(jìn)一步增強(qiáng)。人類開展航天活動(dòng)必然面臨復(fù)雜、惡劣的空間環(huán)境??臻g環(huán)境是指航天器在軌道上運(yùn)行時(shí)所遇到的自然環(huán)境和人為環(huán)境,包括:熱真空、電磁輻射、高能粒子輻射、等離子體、微流星體、空間碎片、行星大氣、磁場(chǎng)和引力場(chǎng)等。

        空間輻射環(huán)境及其效應(yīng)對(duì)航天員、航天器材料及器件等均存在潛在危害,為保證系統(tǒng)在輻射環(huán)境中具有較強(qiáng)的抗輻射損傷能力,并確??煽客瓿梢?guī)定任務(wù),空間輻射防護(hù)已成為支撐航天活動(dòng)順利實(shí)施的重要學(xué)科之一。因此,開展空間輻射防護(hù)技術(shù)的教學(xué)工作勢(shì)在必行。人類的航天活動(dòng)已經(jīng)開展了近六十年,但在空間輻射防護(hù)方面還知之甚少,因此,亟須培養(yǎng)該方面的人才。核科學(xué)旨在研究各種環(huán)境粒子與物質(zhì)的相互作用機(jī)理及產(chǎn)生的效應(yīng),并利用這些機(jī)理和效應(yīng)開展教學(xué)與研究。空間環(huán)境作為重要的輻射環(huán)境之一,是核學(xué)科必須開展的教學(xué)內(nèi)容。因此,在進(jìn)行核工程、核技術(shù)、輻射防護(hù)與核安全專業(yè)方面的課程設(shè)計(jì)時(shí),需要將空間輻射防護(hù)技術(shù)列為其專業(yè)必修課或選修課。

        通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外空間輻射防護(hù)技術(shù)相關(guān)資料進(jìn)行檢索,可以發(fā)現(xiàn),該方面并沒有合適的教材可選用,因此亟須開展空間輻射防護(hù)技術(shù)課程內(nèi)容的探索與設(shè)計(jì)??臻g輻射環(huán)境主要是對(duì)人及航天器材料與器件造成威脅,空間輻射防護(hù)技術(shù)課程內(nèi)容需要涉及載人航空的輻射防護(hù)與監(jiān)測(cè)、空間抗輻射加固技術(shù)兩大塊內(nèi)容。本文將分三部分內(nèi)容進(jìn)行空間輻射防護(hù)技術(shù)課程內(nèi)容的探索與設(shè)計(jì)。

        二、課程內(nèi)容的探索與設(shè)計(jì)

        (一)課程緒論介紹

        空間輻射防護(hù)技術(shù)課程旨在讓學(xué)生了解并掌握載人航空的輻射防護(hù)技術(shù)與監(jiān)測(cè)手段以及空間抗輻射加固技術(shù)。首先,介紹什么是空間輻射防護(hù)技術(shù),為什么要設(shè)置這樣一門課程,讓學(xué)生明確該課程主要任務(wù)或目的。其次,對(duì)空間輻射環(huán)境類型做整體介紹。第三,概括性地介紹空間輻射環(huán)境對(duì)載人航天的輻射危險(xiǎn),涉及空間輻射生物學(xué)效應(yīng),航天員的輻射安全保障以及星際載人航天的輻射危險(xiǎn)與防護(hù)。第四,概括性地介紹空間輻射損傷機(jī)制以及幾種典型的輻射效應(yīng),包括單粒子效應(yīng)、電離總劑量效應(yīng)、表面充放電效應(yīng)、位移損傷效應(yīng)等。

        (二)載人航空的輻射防護(hù)與監(jiān)測(cè)

        講解空間輻射劑量學(xué)及生物學(xué)效應(yīng),包括空間輻射劑量學(xué)的涉及量和單位、空間輻射劑量的主動(dòng)與被動(dòng)測(cè)量方法、空間輻射的生物學(xué)效應(yīng)特點(diǎn)、空間輻射生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。詳細(xì)講述空間輻射防護(hù)的劑量預(yù)估方法,包括空間輻射劑量預(yù)估的概念、空間電離輻射環(huán)境模型、人體組織劑量的計(jì)算。重點(diǎn)闡述載人航天的輻射防護(hù)知識(shí),包括輻射防護(hù)的發(fā)展概況、危險(xiǎn)分析與輻射防護(hù)、載人航天的輻射劑量限值、空間輻射防護(hù)方法、星際飛行的輻射防護(hù)以及載人航天輻射防護(hù)的實(shí)施。了解載人航天的輻射劑量監(jiān)測(cè),涉及載人航天的輻射監(jiān)測(cè)要求、載人航天的輻射監(jiān)測(cè)裝備、航天期間測(cè)量的輻射劑量等。簡(jiǎn)單講述空間環(huán)境中的非電離輻射知識(shí)。

        (三)空間抗輻射加固技術(shù)

        課程內(nèi)容應(yīng)明確空間抗輻射加固技術(shù)的定義以及設(shè)計(jì)流程。該部分應(yīng)較全面、系統(tǒng)地介紹抗輻射加固的基本理論、方法和典型應(yīng)用,重點(diǎn)圍繞空間輻射環(huán)境下的輻射效應(yīng)及抗輻射設(shè)計(jì),詳細(xì)講授輻照試驗(yàn)、抗輻射設(shè)計(jì)、輻射加固保證以及MOS工藝器件、二極管、雙晶體管、FPGA等典型器件的輻射損傷機(jī)制和輻射損傷效應(yīng)。

        三、結(jié)論

        空間輻射防護(hù)技術(shù)重點(diǎn)圍繞空間輻射環(huán)境、載人航天期間的空間電離輻射防護(hù)和監(jiān)測(cè)、材料與器件的抗輻射加固技術(shù)等方面進(jìn)行教學(xué)。該課程將有助于本科生學(xué)生了解載人航天輻射防護(hù)與監(jiān)測(cè)技術(shù)、空間抗輻射加固技術(shù)等領(lǐng)域的科學(xué)知識(shí)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]韓虹,王子玉,鐘興旺.空間環(huán)境對(duì)飛行器的影響[J].空間電子技術(shù),2011,8(1):1-5.

        [2]龔自正,曹燕,侯明強(qiáng),等.空間環(huán)境及其對(duì)航天器的影響與防護(hù)技術(shù)[A].中國(guó)數(shù)學(xué)力學(xué)物理學(xué)高新技術(shù)交叉研究學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)[C],2008.

        [3]祁章年.載人航天的輻射防護(hù)與監(jiān)測(cè)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2003.

        [4]沈自才,丁義剛.抗輻射設(shè)計(jì)與輻射效應(yīng)[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2015.

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