Organ Dose Equivalents of Albedo Protons and Neutrons Under Exposure to Large Solar Particle Events during Lunar Human Landing Missions
本研究首次利用拟人模型和PHITS模拟，评估了月球表面大型太阳粒子事件中反照质子和中子对人体器官的剂量当量，揭示了屏蔽厚度增加时反照粒子贡献显著上升的现象。
2024-04-30 physics.space-ph
Modeling the variations of Dose Rate measured by RAD during the first MSL Martian year: 2012-2014
火星科学实验室（MSL）的火星车Currency上的辐射评估探测器（RAD）测量火星表面高能带电和中性粒子的{能谱}以及辐射剂量率。通过对火星表面的这些首次测量，RAD观察到同时影响银河宇宙射线（GCR）引起的表面辐射剂量的几种效应：[a]由每日热潮汐引起的火星大气压力的短期日变化，[b]火星大气中的长期季节性压力变化，以及[c]日光层磁场对主要GCR通量的调制，这与长期的太阳活动和太阳的旋转有关。RAD表面剂量测量，以及表面压力数据和太阳调制因子，进行了分析和拟合的经验模型，定量地证明了长期影响（[b]和[c]）是如何与测量的剂量率。相应地，我们可以估计不同太阳调制和不同大气条件下的剂量率和剂量当量，从而可以对火星表面辐射环境进行经验预测。
2015-09-21 astro-ph.EP astro-ph.SR hep-ex
Ready functions for calculating the Martian radiation environment
了解和模拟火星辐射环境对于未来人类火星任务的准备工作至关重要，特别是在极端和升高的条件下，如强烈的太阳高能粒子（SEP）事件。这些事件可能会大大提高辐射水平，应尽快预报，以防止对人员和设备造成严重损害。此外，无处不在的银河宇宙射线（GCR）也是太空和火星表面辐射的重要组成部分，可能对当前和未来的任务造成长期损害。基于GEANT 4蒙特卡罗模拟，利用火星大气和风化层环境，计算并得到了几个可用于快速将SEP或GCR质子/氦离子谱转换为火星表面和大气不同深度辐射剂量的函数。我们将这些功能实现到欧洲行星项目下的RADMAREE工具中，公众可以轻松访问该工具。
2019-02-05 physics.space-ph
Radiation protection and shielding materials for crewed missions on the surface of Mars
一个潜在的载人火星任务将需要我们解决一些问题，包括如何保护宇航员免受来自太阳和银河系的高能带电粒子的破坏性影响。火星上的辐射环境特别令人感兴趣，因为保持宇航员的最佳吸收剂量对他们的生存至关重要。在这里，我们概述了火星上的条件，由理论模型和现场测量确定，并提出了主要的建议战略，以减轻辐射暴露，而在火星上。具体来说，我们专注于被动屏蔽技术。几种广泛使用的材料，以及一些创新的和这些组合，研究他们的行为对太阳高能粒子事件和银河系宇宙射线在火星环境。为此，我们实现了GEANT4包，这是由CERN开发的蒙特卡罗数值模型，专门用于模拟辐射与物质的相互作用。将给出我们的模型的描述，然后是数值模型的输出。我们的结论是，富氢材料作为更好的衰减器，正如预期的那样，但其他材料也可以帮助对抗宇宙射线。
2022-10-03 astro-ph.EP physics.space-ph
Space Weather Observations, Modeling, and Alerts in Support of Human Exploration of Mars
火星上的空间天气观测和建模已经开始，但它们必须显着增加，以支持未来人类在红色星球上的探索。对一个没有全球磁层和稀薄大气层的行星的全面空间天气了解与我们在地球上的情况非常不同，因此仍有大量的基础研究。预计适当模型的开发将导致建立一个全面的火星空间天气警报系统，该系统将通过发出迅速和可操作的警报，向地球控制人员、过境宇航员和地面探索区的宇航员迅速传播信息。为了说明这样一个系统的重要性，我们使用磁流体动力学代码来模拟一个极端的卡林顿型日冕物质抛射（CME）事件在火星。研究结果显示，在白昼一侧，近3000 nT的显着感应表面场可能会从根本上影响未受保护的电气系统，这将极大地影响人类在火星上的生存。其他相关的问题包括日冕物质抛射（CME）冲击驱动的太阳高能粒子加速，在火星表面产生大剂量的电离辐射。总之，在与国际伙伴更密切合作的同时，下一次太阳物理学十年期调查必须包括一项新的举措，以满足预期的空间天气预报需求，支持人类在火星表面生活和工作。这将需要作出重大努力来协调美国航天局和国际社会的贡献。
2022-11-08 astro-ph.EP physics.space-ph
Investigation of HZE particle fluxes as a space radiation hazard for future Mars missions
计划在不久的将来进行的载人火星飞行任务，在太阳活动非常低的时期，因此主要由于银河宇宙射线而高于可接受的辐射剂量，将需要特殊的技术和技术发展来保持宇航员的良好健康。本研究试图对未来几年的太阳活动和空间辐射环境进行评估和预测，特别是由于高能重离子（称为HZE带电粒子）的丰度。这些HZE粒子通量对宇航员以及航天器的关键电子部件构成重大危险。从ACE航天器获得的关于HZE物种（从B到Ni）的最新数据显示，由于后一个周期的太阳黑子数量持续较低，太阳周期23和太阳周期24之间（SSN峰值2002和2014之间）的粒子通量明显增强。这些宇宙线通量的峰值出现在一个特定的11年周期的太阳黑子的相应最小值的大约一年的时间滞后，这是伪周期的性质。这一点通过对1700 - 2018年长周期年平均太阳黑子数资料的傅立叶变换和小波变换分析得到了证明。同样的时间序列数据也用于训练混合回归神经网络（HRNN）模型，以生成太阳周期25（2019 - 2031）的预测年平均太阳黑子数。对这一新的年度太阳黑子数系列的小波分析，包括到2031年底的预测，显示了一个明显的趋势，即低太阳活动的持续，因此在太阳活动周期24中持续存在非常高的HZE通量，进入太阳活动周期25，也许更远。
2022-02-01 physics.space-ph
Modeling the effectiveness of radiation shielding materials for astronaut protection on Mars
本文利用经MSL RAD实测数据验证的Geant4模型研究火星辐射环境下不同材料的屏蔽性能，发现塑料、橡胶和合成纤维等复合材料屏蔽效果最佳，火星风化层次之，铝需与低原子序数材料组合使用才更有效。
2024-07-29 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
Time-Dependent Radiation Quality Factor <Q> of Galactic Cosmic Rays in Deep Space and Shielding Environments: Modeling and Measurements
National Key Laboratory of Deep Space Exploration/School of Earth and Space Sciences, University of Science and Technology of China（深空探测国家重点实验室/地球与空间科学学院，中国科学技术大学）；Space Research and Technology Institute, Bulgarian Academy of Science（空间研究与技术研究所，保加利亚科学院）
本研究通过建模和测量分析银河宇宙射线在深空及屏蔽环境中的时间依赖辐射质量因子<Q>，探讨太阳调制对辐射质量因子的影响。
2025-12-01 physics.space-ph
Revisiting the cosmic-ray induced Venusian radiation dose in the context of habitability
大气辐射相互作用模拟器（AtRIS）被用来模拟高度依赖的金星吸收剂量和剂量当量。对于第一次，我们模拟了不同的形状，大小和成分模仿探测器（幻影）的剂量率：一个CO $_2$为基础的幻影，水基微生物细胞，和一个幻影模仿人体组织。基于一个新的模型方法，我们给出了一个可靠的估计的高度依赖的金星辐射剂量的水基微生物在这里的第一次。这些微生物是已知陆地生命的代表。我们还提出了一个详细的分析，在地球表面测得的最强的地面增强的影响，以及两个历史上的极端太阳事件对金星辐射剂量的影响。我们的研究表明，由于使用了基于金星空气的幻影，而且没有考虑到不同辐射类型的品质因数，以前的模型工作低估了任何假定的金星云基生命的辐射危害高达五倍。然而，因为我们进一步表明，即使是最强烈的事件也不会对潜在宜居带（51 km - 62 km）内的假定微生物产生有害影响，所以这些差异可能只起很小的作用。
2019-11-28 astro-ph.EP physics.space-ph
Effectiveness of Multi-Layered Radiation Shields Constructed from Polyethylene and Metal Hydrides Using HZETRN and OLTARIS for space applications
针对深空载人航天的辐射暴露挑战，本研究使用HZETRN2015和OLTARIS工具，研究GCR环境下金属氢化物的屏蔽有效性，探索聚乙烯与氢化锂多层屏蔽的潜力，结果表明两种工具的分析一致。
2024-11-27 physics.space-ph
Radiation limits on amino acid preservation and chiral measurement at Oxia Planum
New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）
该研究推导了区分丰度限制与消旋限制型氨基酸保存的标准，结合辐射剂量等建立模型，分析了奥克西亚平原氨基酸的存活EE及初始浓度要求，为火星有机分子分析仪的测量提供辐射限制依据。
2026-10-14 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
Space Radiation exposure calculations during different solar and galactic cosmic ray activities
行星际空间辐射的主要成分是银河系宇宙射线（GCR）和太阳宇宙辐射（SCR）。GCR起源于太阳系外，而SCR由来自太阳的低能量太阳风粒子和来自太阳磁场扰动区域的高能太阳粒子事件（SPE）组成，这些事件偶尔会发出高能带电粒子的爆发。暴露于空间辐射可能会使宇航员和机组人员面临因暴露于主要SPE或SPE和GCR组合的辐射而产生的许多生物效应的重大风险。组织吸收的剂量因不同的SPE而异，已经开发了模型系统来计算宇航员在以前的SPE中可能受到的辐射剂量。为此，正在开发一个新的应用DYASTIMA-R，它是动态大气簇射跟踪交互式模式应用（DYASTIMA）的后继者。这一新的模拟工具将用于计算在低层或高层大气中飞行时的等效剂量，其特点是不同的高度、不同的地理纬度以及不同的太阳和银河宇宙线强度。计算的能量沉积和等效剂量的计算结果在平静和扰动期间的太阳活动周23和24，提出。
2016-12-28 astro-ph.HE physics.space-ph
Application of a full chain analysis using neutron monitor data for space weather studies
空间天气领域的一个重要课题是精确评估银河宇宙射线和太阳高能粒子对空勤人员照射的影响，特别是在太阳爆发事件期间。在这里，我们提出了一个模型，一个完整的链分析的基础上的地面测量的宇宙射线与中子监测器，随后推导出粒子的光谱和角度特性和剂量率的计算。该模型使用的方法为地面增强分析和新的数值计算的二次粒子注量转换为有效剂量和/或环境剂量当量的屈服函数。精确而充分的太阳高能粒子谱信息是建立该模型的基础。由于SEP具有基本的各向同性部分，特别是在事件发生期间，因此还应该以良好的精度导出角度特性。这可以通过在一种特殊的SEP事件--地平面增强（GLE）--期间使用中子监测器数据来实现。在计算NM渐近锥、NM刚性截止和应用方便的优化程序等一系列连续步骤的基础上，我们得到了GLE粒子的刚性谱和各向异性特性。对于计算，我们使用新计算的产额函数的标准海平面6 NM 64中子监测器的初级质子和α CR核以及6 NM 64产额函数在海拔高度范围从海平面到海拔5000米以上。我们推导出SEP谱和俯仰角分布在整个事件的动态发展。随后的基础上导出的光谱和角度特性和先前计算的屈服函数，我们计算的有效剂量和/或环境剂量当量在GLE。示出了几个示例。
2016-12-29 astro-ph.HE physics.space-ph
Targeted Nuclear Spallation from Moderator Block Design for a Ground-Based Space Radiation Analog
目前关于银河宇宙射线辐射影响的放射生物学研究使用单能束，其中使用高度急性照射给出探测任务的预计剂量。这种方法并不复制在空间辐射环境中发现的多离子种类和能量，也不反映行星际空间中发现的低剂量率。在辐射生物学研究以及对宇航员健康风险的评估中，不同离子的生物效力的差异主要归因于辐射谱的线性能量传递的差异。在这里，我们表明，LET频谱的空间飞行器的车内环境，可以模拟一个单一的粒子，单能量离子束加速在目标块构造的一种或多种材料。然后，出现的场的LET谱可以被初级和次级核所经过的物质的质量或长度所缓和，从而优先产生特定的核散射和碎裂过程，并允许模拟空间辐射环境的电离辐射的连续产生。这种方法不仅可以更准确地模拟舱内空间飞行条件，而且还可以用于模拟银河系外宇宙射线场、行星表面光谱（例如，火星或月球），以及轨道卫星的局部辐射环境，为未来的实验提供了急需的地基空间辐射模拟。
2019-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.space-ph
