荀明珠，何承发∗，郑玉展

(1.新疆电子信息材料与器件重点实验室，乌鲁木齐830011；2.中国科学院新疆理化技术研究所，乌鲁木齐830011；3.北京空间飞行器总体设计部，北京100094)

1 引言

空间辐射环境中银河宇宙射线(Galactic Cosmic Rays，GCR)由87%的质子、12%的α粒子和1%的重粒子组成，其中重粒子包括原子序数Z＝3(Li)到Z＝92(U)的所有元素，其能量范围可达1 TeV/n[1]。虽然重粒子在GCR中的含量只占1%，但重粒子与太空舱屏蔽材料相互作用后的透射粒子与屏蔽材料产生的次级粒子，如次级中子、次级重核、次级质子等对航天员的影响可达到20%[2]。有研究表明，GCR射线每天对航天员造成的辐射当量剂量可达1 mSv[3]。因此研究高能GCR粒子对材料的辐射损伤机理、分析GCR粒子与次级粒子在人体器官内的吸收剂量、优化屏蔽材料结构对保障航天员人身安全非常重要。

目前国内外对空间辐射环境主要以近地轨道范艾仑辐射带中电子、质子能谱，太阳质子能谱为研究热点，研究主要针对航天器辐射屏蔽结构的材料的选择、结构的优化等[4-5]，而对于深空探测活动，载人航天器遭受的空间辐射环境不仅包含范艾伦辐射带、太阳质子事件，而且要面对GCR中的各种粒子。对于空间辐射环境中的重粒子屏蔽，目前国内外通常使用富含氢元素的屏蔽材料，如聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、水、液态氢等，由于太空舱屏蔽结构需要一定的机械强度，因此太空舱屏蔽材料结构一般由 Al屏蔽与HDPE屏蔽、水屏蔽等叠加组合而成[6]。对于高能重粒子与材料相互作用通常使用蒙特卡罗模拟方法，目前常用的蒙特卡罗模拟软件包括Geant4、MCNP、FLUKA等。……