韩瑞龙 蔡明辉† 杨涛 许亮亮 夏清 韩建伟

1) (中国科学院国家空间科学中心,北京 100190)

2) (中国科学院大学天文与空间科学学院,北京 100049)

测试质量是空间引力波测量的核心传感器,宇宙线高能粒子能够穿透航天器屏蔽对其造成电荷注入,进而产生库仑力和洛伦兹力噪声对引力波科学探测造成严重影响.本文采用蒙特卡洛仿真方法,探究了不同宇宙线高能粒子对测试质量的充电过程和机制.研究结果表明,在同一能谱下随着截止能量的降低充电速率逐步增大,充电速率变化约为9%;太阳活动极小年时测试质量的充电速率为39.5 +e/s,其中贡献最大的质子占比约为83.16%,太阳活动极大年时测试质量的充电速率约为12.5 +e/s,1989 年最恶劣的太阳高能粒子事件造成测试质量的充电速率约为120700 +e/s;在太阳活动极小年时,银河宇宙线各成分的充电速率取决于各成分的初级粒子在测试质量中的沉积,其中初级粒子贡献占测试质量总充电速率的73%;太阳活动极小年时,质子的充电贡献主要来自能量为0.1—1 GeV 的区间,占比约为65%.研究结果可用于评估测试质量在轨充电规律,为电荷管理的设计和在轨工作提供依据.

1 引言

引力波是爱因斯坦广义相对论中非常重要的一个预言,探测空间引力波不仅是对爱因斯坦广义相对论直接精确的检验,也对物理学和天文学等基础学科未来的发展有着十分重大的作用和意义[1,2].实现空间引力波探测的核心设备是测试质量,测试质……