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深不可測(cè)的太空中都有什么？

(資料圖)

太空環(huán)境是否“太平”？

其實(shí)，在太空里，

各種天體會(huì)不停向外輻射電磁波

許多天體還會(huì)發(fā)射

質(zhì)子、中子、電子等高能粒子

而這些高能粒子

則成為航空航天技術(shù)發(fā)展的巨大阻礙

使人類在探索太空過程中

面臨的環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜

近日，由原子能院自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首個(gè)中子譜儀“龍睛一號(hào)”，順利實(shí)現(xiàn)從太空中持續(xù)穩(wěn)定傳回在軌測(cè)量數(shù)據(jù)。所有探測(cè)器均探測(cè)到中子信號(hào)且數(shù)據(jù)正常，標(biāo)志著我國(guó)已初步掌握空間中子能量分布識(shí)別技術(shù)。

“龍睛一號(hào)”中子譜儀

空間中子輻射具有能量高、能量動(dòng)態(tài)范圍寬、入射方向復(fù)雜、空間環(huán)境為多粒子混合輻射場(chǎng)等特點(diǎn)，被國(guó)際計(jì)量局（BIPM）列入中子測(cè)試領(lǐng)域未來十年的兩大挑戰(zhàn)之一。原子能院核技術(shù)綜合研究所突破一系列關(guān)鍵技術(shù)，建立起國(guó)內(nèi)首個(gè)、國(guó)際第三個(gè)20MeV以上能區(qū)準(zhǔn)單能中子參考輻射場(chǎng)，并聯(lián)合反應(yīng)堆工程技術(shù)研究所項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以及上海宇航系統(tǒng)工程研究所成功研制出國(guó)內(nèi)首個(gè)熱能到20MeV的在軌中子譜儀——“龍睛一號(hào)”。2020年7月25日，“龍睛一號(hào)”搭載長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭發(fā)射升空，進(jìn)入預(yù)定軌道開展在軌飛行驗(yàn)證和長(zhǎng)期留軌試驗(yàn)。這是我國(guó)首次將自主研發(fā)的中子譜儀送上太空，標(biāo)志著我國(guó)空間中子測(cè)量進(jìn)入在軌標(biāo)定試驗(yàn)新階段，為自主獲得和初步掌握空間中子輻射關(guān)鍵數(shù)據(jù)提供了重要手段，為我國(guó)發(fā)展載人航天、深空探測(cè)、探月工程提供了重要支撐。

在原子能院長(zhǎng)期基礎(chǔ)研究專項(xiàng)的資助下，核技術(shù)綜合研究所中子計(jì)量與測(cè)試研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合100MeV回旋加速器團(tuán)隊(duì)以及核物理研究所項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開展了70MeV～100MeV準(zhǔn)單能中子輻射場(chǎng)研究，突破了準(zhǔn)單能中子靶站、雙閃爍體飛行時(shí)間中子能譜測(cè)量、中子注量率絕對(duì)測(cè)量等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，將我國(guó)單能中子參考輻射場(chǎng)的能量上限拓展至100MeV。借助該輻射場(chǎng)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首次開展了航天員艙外服輻射屏蔽性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，為航天員出艙活動(dòng)輻射劑量評(píng)估提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并為航天員訓(xùn)練中心等多家單位提供束流服務(wù)。同時(shí)，該輻射場(chǎng)有效解決了“龍睛一號(hào)”中子譜儀的地面標(biāo)定難題，后續(xù)可更多應(yīng)用于空間中子探測(cè)器標(biāo)定或材料輻照性能測(cè)試等研究。

項(xiàng)目相關(guān)研究成果發(fā)表在Radiation Measurements、《核儀器與方法（NIMA）》等SCI期刊。下一步，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將利用70MeV～100MeV準(zhǔn)單能中子輻射場(chǎng)參與到國(guó)際計(jì)量局組織開展的高能中子注量國(guó)際關(guān)鍵比對(duì)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定中，對(duì)于提升我國(guó)中子測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際影響力和話語權(quán)具有重要意義。