深不可測的太空中都有什么？

(資料圖)

太空環(huán)境是否“太平”？

其實，在太空里，

各種天體會不停向外輻射電磁波

許多天體還會發(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)的國內(nèi)首個中子譜儀“龍睛一號”，順利實現(xiàn)從太空中持續(xù)穩(wěn)定傳回在軌測量數(shù)據(jù)。所有探測器均探測到中子信號且數(shù)據(jù)正常，標(biāo)志著我國已初步掌握空間中子能量分布識別技術(shù)。

“龍睛一號”中子譜儀

空間中子輻射具有能量高、能量動態(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等特點，被國際計量局（BIPM）列入中子測試領(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)，建立起國內(nèi)首個、國際第三個20MeV以上能區(qū)準(zhǔn)單能中子參考輻射場，并聯(lián)合反應(yīng)堆工程技術(shù)研究所項目團隊以及上海宇航系統(tǒng)工程研究所成功研制出國內(nèi)首個熱能到20MeV的在軌中子譜儀——“龍睛一號”。2020年7月25日，“龍睛一號”搭載長征四號乙運載火箭發(fā)射升空，進入預(yù)定軌道開展在軌飛行驗證和長期留軌試驗。這是我國首次將自主研發(fā)的中子譜儀送上太空，標(biāo)志著我國空間中子測量進入在軌標(biāo)定試驗新階段，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，為我國發(fā)展載人航天、深空探測、探月工程提供了重要支撐。

在原子能院長期基礎(chǔ)研究專項的資助下，核技術(shù)綜合研究所中子計量與測試研究團隊聯(lián)合100MeV回旋加速器團隊以及核物理研究所項目團隊開展了70MeV～100MeV準(zhǔn)單能中子輻射場研究，突破了準(zhǔn)單能中子靶站、雙閃爍體飛行時間中子能譜測量、中子注量率絕對測量等多項關(guān)鍵技術(shù)，將我國單能中子參考輻射場的能量上限拓展至100MeV。借助該輻射場，項目團隊在國內(nèi)首次開展了航天員艙外服輻射屏蔽性能測試實驗，為航天員出艙活動輻射劑量評估提供了基礎(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，該輻射場有效解決了“龍睛一號”中子譜儀的地面標(biāo)定難題，后續(xù)可更多應(yīng)用于空間中子探測器標(biāo)定或材料輻照性能測試等研究。

項目相關(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，項目團隊將利用70MeV～100MeV準(zhǔn)單能中子輻射場參與到國際計量局組織開展的高能中子注量國際關(guān)鍵比對和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定中，對于提升我國中子測量與標(biāo)準(zhǔn)的國際影響力和話語權(quán)具有重要意義。