空间加速器技术的未来发展探讨

粒子加速器的空间应用并不是一个新概念，早在20 世纪70 年代到90 年代，美国和苏联就进行了多次电子、质子等粒子加速器（粒子束定向能系统）的空间平台测试，主要涉及军事方面的应用［28］。尽管测试的细节和结果没有公布，但是有关资料显示，空间应用与地面有着明显的区别——除需要考虑束流传输［25-27］等问题，由于空间独特的应用环境［29-31］，空间加速器也需要一些独特的工程性改进。

1.真空系统

在地面上的真空系统一般采用多级泵，将其真空度抽到10-5 Pa 甚至更低，其真空度要求主要受到表面闪络、微波击穿以及电子枪运行等几个方面限制。而在空间中运行时，外部真空度本就很高，达到了超高真空或极高真空环境，此时的真空系统采用多级泵显然不适合，在加速腔壁强化老练之后，其放气速度也较低，此时可以直接采用离子泵，或者开放式设计（让内部气体迅速扩散到真空中去）。根据粒子束装置运行轨道不同，需要有针对性地选用真空策略。

2.冷却系统(www.xing528.com)

地面上最常见的冷却系统当属水冷系统，由于水的高比热容以及经济性，使得水冷成为绝大多数加速装置的首选。然而在空间应用时，水并不容易大量储存，经济性也不好，因此水冷系统会受到较大的挑战。真空变压降温装置是当前的一个有效方法。

3.环境适应性

空间中很多材料容易放气、变形甚至改变形态，或者具有易于充放电、光反射能力强、二次电子系数高等特性，这样的材料一般不能应用于空间有效载荷中。对于整个加速器系统而言，必须要进行空间环境适应性研究。在未来的空间粒子束系统或装置中，应当将环境适应性列入设计当中，并进行系统级的空间环境适应性测试，如此才能最大限度地保障空间粒子束系统的可靠性和寿命。