空间辐射防护结构的优化方案

除上述针对空间碎片的主动与被动防护设计，空间辐射环境对航天器的在轨安全和可靠性的威胁也是我们需要考虑的。对空间辐射的防护结构，分为局部防护与整星防护。局部防护结构是指利用质量屏蔽对航天器进行辐射防护，通常要求尽量实现各项均匀分布，可将航天器舱内各种仪器、设备、燃料等物质进行优化布局，以获得航天器舱内敏感器件或航天员舱比较均匀的质量屏蔽厚度。针对敏感器件、部组件或航天员及其敏感部件，为防范潜在的瞬态高强度空间辐射，例如太阳粒子实践，可采取局部屏蔽防护的方法，对敏感部位单独增加屏蔽层、屏蔽舱，以实现在瞬态高强度环境下对较敏感器件的辐射屏蔽。

与空间碎片的防护相同，辐射防护也分为被动防护和主动防护。被动防护是指采用各种材料对敏感部位进行辐射屏蔽。主动防护是利用静电场、等离子体、磁场等主动手段抑制高能粒子进入被保护对象。整星防护结构也是基于主动防护进行的，利用磁场或电场把带电粒子从航天器引离，从而实现辐射防护。一般防护高能质子用人工磁场，防护电子用人工电厂。空间高能带电粒子主动防护技术主要有三类：静电场主动防护技术、超导磁场主动防护技术及利用电场和磁场协同的主动防护技术。

美国ASRC Aerospace Corporation开展了月球基地高能带电粒子主动防护技术研究，如图5-15所示。其采用高压静电球，以合理的方式组合形成保护电场，阻挡高能质子入射。该方案基本能阻挡低于一定能量的高能质子。(www.xing528.com)

图5-15　ASRC Aerospace Corporation的静电防护方案（见彩插）

我国北京卫星环境工程研究所已经初步开展了超导线圈辐射主动防护研究，利用超导线圈产生强磁场，偏转辐射进入磁场的带电粒子，达到阻挡带电粒子进入航天器内的效果。该方法是在航天器的四周放置环形支架，并且每个支架中形成4组相同方向的电流，进而使线圈中间形成一个较大的磁场，而线圈外部磁场很小，类似于超导托卡马克磁约束装置。