[發明專利]一種針對太陽耀斑輻射器件后損傷效應的計算方法

在審

• 申請號: 202210769893.0
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115186567A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 應濤;李興冀;張彬;楊劍群;呂鋼;李偉奇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06T17/00;G06F119/04
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 尹澤民

本發明提供一種針對太陽耀斑輻射器件后損傷效應的計算方法，包括：構建飛行器敏感體的結構模型，并對所述結構模型添加球形外殼結構；獲得所述太陽質子粒子源的積分能譜或微分能譜，然后將所述積分能譜或所述微分能譜導入求解器，得到所述積分能譜或所述微分能譜輻照所述球形外殼結構后的粒子能譜及累計通量；刪除所述球形外殼結構，將所述粒子能譜導入求解器，對所述結構模型進行輻照，得到所述粒子能譜輻照后的所述結構模型的輻射損傷數據；對所述輻射損傷數據進行分析，分析粒子對所述飛行器敏感體的輻射損傷效應。本發明提供的計算方法能夠精確模擬在輻射屏蔽層存在條件下太陽耀斑對飛行器敏感體的損傷情況，更加符合真實環境。

技術領域

本發明涉及空間環境效應領域，具體而言，涉及一種針對太陽耀斑輻射器件后損傷效應的計算方法。

背景技術

應用于衛星或空間飛行器的電子學系統，在天然空間輻射環境下容易受到空間輻射而導致性能降低或失靈，甚至最終導致衛星或空間飛行器發生災難性后果。美國1971年至1986年發射的衛星共發生了1589次異常現象，其中與空間粒子輻射有關的占70％，由空間輻射對電子系統的輻射破壞導致的占73.1％，因此對屏蔽空間輻射對電子系統的破壞非常重要。

地球軌道天然空間輻射粒子包括地磁場俘獲輻射帶粒子和宇宙射線，其中宇宙射線包括來自于太陽耀斑爆發的太陽宇宙射線和來自于太陽系以外的銀河宇宙射線，且太陽系以外的銀河宇宙射線通常是穩定的。太陽宇宙射線通量與太陽耀斑的爆發密切相關，在太陽耀斑爆發后的幾十分鐘內太陽宇宙射線到達地球，而期最大通量則在2小時至1天內達到，并在一星期內逐漸消失。但是由于太陽耀斑爆發的偶然性，太陽宇宙射線的通量具有多變性和不可預測性。

太陽耀斑會產生海量的高能粒子，強電磁輻射，能夠嚴重影響地磁活動和電離層，對航空航天、太空行走、衛星安全、導航通信和電網設施形成干擾，因此當太陽耀斑來臨時，需要將部分衛星進行提前關機或者進入保護模式。亟需一種能夠精確模擬飛行器敏感部位在軌運行期間，太陽耀斑對其輻射損傷的方法，預測太陽耀斑對飛行器的影響，揭示在軌運行的飛行器材料和器件性能退化與太陽耀斑輻射損傷效應關系，具有重要的工程價值和科學意義。

發明內容

本發明解決的問題是如何提供一種精確模擬太陽耀斑對飛行器損傷的計算方法，揭示在軌運行的飛行器材料和器件性能退化與太陽耀斑輻射損傷的效應關系。

為解決上述問題中的至少一個方面，本發明提供一種針對太陽耀斑輻射器件后損傷效應的計算方法，包括以下步驟：

步驟S1、構建飛行器敏感體的結構模型，并對所述結構模型添加球形外殼結構，得到具有防護層的結構模型；

步驟S2、選擇太陽質子粒子源，并獲得所述太陽質子粒子源的積分能譜或微分能譜，然后將所述積分能譜或所述微分能譜導入求解器，對所述球形外殼結構進行輻射，入射方向各向同性，得到所述積分能譜或所述微分能譜輻照所述球形外殼結構后的粒子能譜及累計通量；

步驟S3、刪除所述球形外殼結構，將所述粒子能譜導入求解器，對所述結構模型進行輻照，入射方向各向同性，得到所述粒子能譜輻照后的所述結構模型的輻射損傷數據；

步驟S4、對所述輻射損傷數據進行分析，得到所述太陽質子粒子源對所述飛行器敏感體的輻射損傷效應。

優選地，所述步驟S1中，通過gdml幾何結構語言構建所述飛行器敏感體的所述結構模型。

優選地，所述步驟S1中，設置所述球形外殼結構的半徑、厚度、位置及材料屬性參數，使所述球形外殼結構能夠包裹所述結構模型。

優選地，所述球形外殼結構的材料屬性包括鋁、聚乙烯、聚酰亞胺或特氟龍。

優選地，所述步驟S2中，所述太陽質子粒子源的輻射形狀為第一球形面，所述第一球形面與所述球形外殼結構為同心球結構，且所述第一球形面的半徑大于所述球形外殼結構的半徑。