深空与屏蔽环境中银河宇宙射线时变辐射质量因子<Q>
空间物理
2025-12-03 v2
摘要
理解银河宇宙射线(GCR)辐射环境的长期变化对于评估太空探索任务中的辐射风险至关重要。本研究系统性地建模银河宇宙射线的线性能量沉积(LET)谱以及相应的辐射质量因子<Q>，并分别考察深空与屏蔽环境中的情况。采用Badhwar-O'Neill 2020(BON20)模型表征在不同太阳调制势(φ)下的GCR通量，后者描述了太阳活动水平。通过模拟不同屏蔽厚度的球形屏蔽，获取LET谱、吸收剂量、剂量当量及<Q>。本文提供了一套完整的数据集，涵盖various φ值和屏蔽厚度的上述量。结果表明<Q>对屏蔽厚度敏感，但仅对太阳活动轻微依赖。进一步将模型预测与月球轨道上的Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation(CRaTER)以及火星轨道上的Liulin-MO探测器的长期观测数据进行对比。在比较中，我们考虑了异常宇宙射线(ACR)贡献以及GCR与ACR径向梯度的影响，对计算得到的吸收剂量率在1 AU处按6.3%、在1.5 AU处按11.0%施加比例修正。经这些修正后，模型得到的吸收剂量率与<Q>在薄薄与厚屏蔽条件下均表现出与观测一致的时变特征。此外，我们进一步研究了<Q>在轻质与重质GCR核之间的不同时序演化，揭示了太阳调制如何影响GCR种类的元素化学质量因子。这些结果为把握空间辐射质量因子的时序与环境依赖性提供了新见解，对于辐射剂量估计与 crewed任务设计具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2511.09040,
title = {Time-Dependent Radiation Quality Factor <Q> of Galactic Cosmic Rays in Deep Space and Shielding Environments: Modeling and Measurements},
author = {Weihao Liu and Mikhail Dobynde and Jingnan Guo and Jordanka Semkova and Krasimir Krastev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.09040},
year = {2025}
}
备注
22 pages, 1 table, 9 figures