火星空間太陽高能粒子事件的能譜首次完成構(gòu)建
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】能譜是描述粒子或輻射能量分布的一種方式，能夠展示目標(biāo)對(duì)象中放射性核素的種類、活度和輻射劑量狀況，對(duì)于分析物質(zhì)相態(tài)與結(jié)構(gòu)、構(gòu)建能量分布與能級(jí)結(jié)構(gòu)關(guān)系、評(píng)估空間輻射環(huán)境有重要的意義。這也使得能譜在眾多領(lǐng)域中都有著突出表現(xiàn)，尤其是在天文學(xué)領(lǐng)域，能譜更是扮演著至關(guān)重要的角色。
一方面，能譜儀可用于測(cè)量宇宙射線的能量分布和組成，這些射線來自宇宙中的各種天體現(xiàn)象，通過分析宇宙射線的能譜，可以了解宇宙的物理性質(zhì)和演化歷史；另一方面，能譜能夠揭露宇宙中的高能粒子的產(chǎn)生機(jī)制、傳播過程和相互作用規(guī)律，幫助科學(xué)家更好的研究。此外，能譜也是宇宙中空間輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要手段。
而就在近日，該領(lǐng)域再次收獲新成果。據(jù)悉，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、蘭州空間技術(shù)物理研究所和德國(guó)基爾大學(xué)的科研人員合作，首次完整地構(gòu)建了太陽高能粒子在火星空間的能譜，為火星空間輻射環(huán)境的監(jiān)測(cè)打下基礎(chǔ)。
據(jù)介紹，太陽高能粒子事件是由太陽爆發(fā)活動(dòng)產(chǎn)生的最具破壞性空間天氣事件之一，一旦發(fā)生，會(huì)直接威脅到在軌航天器和航天員的安全。與此同時(shí)，由于火星缺少磁場(chǎng)保護(hù)且大氣稀薄，因此更容易受到太陽高能粒子的影響。換言之，構(gòu)建太陽高能粒子在火星空間的能譜一定程度上能為火星探測(cè)任務(wù)中防輻射工作提供幫助。而此次研究人員則是利用中外高能粒子及輻射探測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合火星大氣粒子傳輸模擬，實(shí)現(xiàn)了完整構(gòu)建太陽高能粒子在火星空間的能譜。
值得一提的是，在此之前，火星軌道上MAVEN衛(wèi)星搭載的太陽高能粒子儀能夠探測(cè)到能量在7MeV以下的質(zhì)子通量，而如今天文一號(hào)搭載能量粒子分析儀探測(cè)器能夠探測(cè)2-100MeV的質(zhì)子的通量，極大程度地?cái)U(kuò)充了火星空間高能質(zhì)子的能量監(jiān)測(cè)范圍，它們?yōu)榇舜窝芯刻峁┝岁P(guān)鍵的數(shù)據(jù)支持。
據(jù)悉，火星軌道上的高能粒子探測(cè)器MANEN/SEP和MEPA測(cè)得了中低能段的質(zhì)子能譜，火星表面的“好奇號(hào)”火星車的數(shù)據(jù)和火星粒子傳輸模擬反演得出更高能段的質(zhì)子通量，研究人員通過使用雙冪律函數(shù)對(duì)觀測(cè)和反演的能譜進(jìn)行擬合得到了此次太陽高能粒子事件在火星空間的1-1000MeV之間的完整的質(zhì)子能譜，并計(jì)算了此次事件在火星軌道和火星表面引發(fā)的輻射劑量。得到的結(jié)果與軌道處的歐洲航天局的微量氣體軌道飛行器和火星表面的“好奇號(hào)”火星車的實(shí)際測(cè)量值均定量相符。同時(shí)，這一結(jié)果也驗(yàn)證了天問一號(hào)能量粒子分析儀數(shù)據(jù)的可靠性和火星輻射傳輸模型的精準(zhǔn)性，為未來類似事件研究提供了參考，同時(shí)凸顯了在火星進(jìn)行連續(xù)和協(xié)同輻射監(jiān)測(cè)的必要性。太陽高能粒子能譜的構(gòu)建和應(yīng)用不斷得到完善和發(fā)展的未來也值得我們期待。
參考資料來源：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科研部
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