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高能宇宙辐射与防护技术

高能宇宙辐射是指来自太阳系内和太阳系外的高能电子、质子、

中子和伽马射线等粒子辐射。由于高能宇宙辐射的能量极高，对

人体健康可能造成很大的危害，因此研究高能宇宙辐射并开发相

应的防护技术一直是航空航天和核工业等领域的重点之一。

一、高能宇宙辐射的来源和危害

高能宇宙辐射的主要来源包括太阳和其他宇宙天体。太阳会不

间断地向宇宙空间释放大量的含高能量粒子的太阳风，这些高能

量粒子以及宇宙射线都能够穿透我们的大气层，直接向地球上的

人类和设备造成辐射危害。此外，地球的磁层对高能宇宙辐射也

起到一定的屏障作用，但在磁层的两极，即南极和北极，则存在

着磁层漏洞，从而使得极地地区的辐射水平比其他地区更高。

高能宇宙辐射会对人体健康、设备电子器件和通信系统等造成

不同程度的危害。在太空中进行长时间航天、宇航员长期处于宇

宙空间或执行深空任务时，可能会受到高能宇宙辐射的长时间持

续照射，从而影响宇宙飞行员的健康状况。此外，卫星的电子器

件和通信系统也会遭受到高能宇宙辐射的威胁，容易引起电路损

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坏和通信故障等问题。因此，开发高效的防护技术以保障人类和

设备的安全是非常必要的。

二、高能宇宙辐射防护技术常用手段

高能宇宙辐射的防护技术包括两类：一种是防护措施，主要是

采用物理、化学和工程措施阻止辐射粒子对人体或设备的照射；

另一种是对辐射照射的评估和监测，确保人员和设备的安全。

1.遮蔽控制

遮蔽控制是常用的高能宇宙辐射防护方式之一，采用物质、液

体或其他辐射便携的材料隔离外界的辐射。例如，在宇宙飞船或

卫星的设计上，短时间航天或逗留的设备通常会采用厚重的金属

层，来减低外部辐射颗粒入侵的可能性。在太空站或长时间深空

任务中，为了更大程度地减少辐射的伤害，设计者可以在控制室

外侧设置透射窗，从而遮蔽以减轻宇航员的照射量。

2.飞行应用经验

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现阶段，对于高能宇宙辐射影响的认识还比较有限，且其对人

体和设备的经验阈值也尚未明确，因此航天器的设计通常会考虑

一定的保守性，通过不断的实践开发出一些符合实际应用的经验

法则。例如，2018年发射的“嫦娥”四号着陆器就采用了一种新型

的辐射防护方案，具体方法是先进行空气动力调整，再在着陆舱

壳上涂上一层厚度达数厘米的惰性聚氨酯材料（PU材料），从而

大大降低了着陆舱内部的辐射剂量。

3.生物防护

对于特定区域的人体防护来说，人们可以采用延时进入、提高

抗辐射饮食和补充抗氧化剂等生物防护措施来减轻辐射的危害。

例如，数十年前，对于核电站工人而言，存在较高的高能宇宙辐

射威胁，为此，他们常常在进入核电站前服用低儿茶酸钾这一抗

氧化剂来减轻照射造成的脉冲伤害。

三、高能宇宙辐射防护技术发展趋势

随着人类的太空探索和航天事业的快速发展，目前对于高能宇

宙辐射防护技术的需求越来越高，下面列举三个未来发展方向和

创新点：

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1.基于人工智能技术的高能宇宙辐射评估和预测技术

针对太空探索和卫星任务的高能宇宙辐射评估和预测技术，当

前还存在着精度不够、预测周期短等问题，因此可以采用人工智

能（AI）技术来解决这些问题。通过大数据分析和神经网络等技

术，人们可以更加准确地预测和评估辐射危害，