空间辐射环境包括星体俘获辐射带、太阳宇宙射线、银河宇宙线等。星体俘获辐射带是指星体自身磁场俘获的在星体周围环绕的带电粒子区域，如地球辐射带、木星辐射带、土星辐射带等，其主要成分为质子、电子及少量重离子。太阳宇宙线主要是指太阳耀斑爆发时发射的高能质子、电子和重核子流，其中绝大部分由质子组成，能量范围一般从10 MeV到几十GeV。银河宇宙线（图5-1）是来自太阳系外的带电粒子，其特点是能量很高、通量很低，其中质子占85%、α粒子占14%、重离子占1%。银河系宇宙粒子的能量在几十MeV到1014 MeV之间。对于载人航天器，空间辐射会导致航天员组织或器官中遗传物质的损伤，比如DNA双链断裂、基因突变和染色体畸变等，引起细胞失活和基因组的不稳定性，从而破坏人体骨髓、皮肤、中枢神经系统、生殖系统等组织器官或系统，并且对人体的伤害会随着时间的推移而累积。银河宇宙辐射能量高，贯穿能力极强，一般质量厚度难以屏蔽，造成的辐射损伤更严重。以上空间辐射环境不仅对航天器的表面材料有影响，而且在航天器内部形成内辐射环境，使一些材料和器件的性能变化，甚至造成永久性辐射损伤。电子、质子、重离子、光子等空间辐射环境可在航天器材料或元器件中产生单粒子效应、总剂量效应、表面充放电效应、位移损伤效应、内带电效应等。其中，太阳电池、光学表面、有机材料、半导体器件和集成电路等易受损伤，其辐射损伤机制主要为电离和位移[29]。电离是指入射粒子诱发材料中靶原子的电离和核外电子的激发，进而形成电子空穴对。电离可以引起器件性能退化，产生单粒子效应、总剂量效应等；而光子尤其是高能光子与聚合物材料作用，会引起聚合物材料的化学键断裂或交联，进而造成材料的物理或化学性能退化。位移是指入射粒子与材料原子相互作用并产生动能交换，进而靶原子离开原来位置并形成间隙原子和空位。此外，移位原子还可能与其他原子发生碰撞，产生位移链。位移产生的间隙原子或空位一般具有较强的活性，是半导体材料或器件中的载流子源，或者是载流子的俘获陷阱。
图5-1 银河宇宙辐射示意（见彩插）(www.xing528.com)
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