能量粒子探测器助力航天员出舱活动

目前，问天实验舱已在轨稳定运行已有一个多月，神舟十四号乘组也已经投入到空间站建造阶段首次出舱活动的周密训练和准备当中。

出舱活动的重中之重是确保航天员在舱外高辐射环境下的安全，出舱时间窗口就是需要考虑的因素之一。问天之问系列科普继续带你了解能够帮助航天员选择出舱活动时机的能量粒子探测器。

能量粒子探测 至关重要

粒子辐射，是人类空间活动中航天器和航天员安全面临的重要威胁之一，也是物质变性、生物变异的重要诱因。粒子辐射探测对人类未来如何安全走出地球、如何改造获得新型材料、如何避免变异以及如何获得新的物种具有重要意义。准确测定粒子辐射的种类、能谱、通量强度是粒子辐射探测科学家的不懈追求。

能量粒子探测器↑↑↑

问天实验舱上的能量粒子探测器主要用于测量空间站轨道中各类粒子（高能质子、电子、重离子和中子）的能量、方向、通量（一定时间内流经固定面积的某种粒子量）以及它们产生的传能线密度（LET谱）和辐射剂量率（一定时间内的照射量）等，从而为空间站安全、航天员出舱、空间材料和生物实验提供关键参考数据。

4个探测模块 各显神通

问天舱上的能量粒子探测器是国际首台粒子种类最多、能谱范围最全最广的探测器，它具有4个探测模块，可以分别利用不同的原理实现多粒子种类、宽能谱覆盖。

在综合探测模块，科学家们巧妙利用单个粒子与不同材料作用的响应差异，设计了三种不同材料的传感器，通过逻辑排列组合来区分粒子的能量和种类。

在中子模块，作为国际首个采用新型Cs2LiYCl6:Ce(CLYC)闪烁体材料制作的传感器，它有效解决了中子测量效率低的难题。

在中能电子和中能质子测量模块，它利用小孔成像方法，在精密设计的小孔后方巧妙布置9组硅探测器，对9个方向共180°的电子或质子入射方向进行区分，并利用电子和质子与硅反应信号强弱与入射能量关联性，测量入射电子和质子能量。

对于空间环境研究 意义重大

用于航天员出舱窗口预报

粒子辐射是航天员出舱面临的重大威胁之一，准确定量的粒子辐射时空分布测量，为航天员出舱时间窗口选择提供准确的一手数据。

用于空间站在轨安全管理

粒子辐射同样是在轨航天器的重要威胁，国内外统计表明，人类航天器由粒子辐射诱发的故障异常占比超过40%。准确定量的粒子辐射探测是空间站在轨管理避险、故障异常定位恢复、关键部件寿命评估更换的关键参数。

为新材料和生命实验提供关键参数

空间站的重要使命之一是为新材料实验和生命实验提供平台，它是人类发展新材料、走出地球环境适应性及改造新物种的试验场。粒子辐射是外太空与地面差异的最重要环境要素之一。准确定量的粒子探测将为新材料、生命实验的新进展提供关键研究参数。

用于发现重大前沿科学问题

日地空间天气关键科学问题之一的地球内辐射带电子起源一直存在争议，返照中子衰变是重要理论之一，但一直缺少直接观测证据。本次测量，将从高能粒子-大气-中子-电子全链条覆盖探测，尝试探索破解这一科学谜题。

未来，问天实验舱能量粒子探测器将延伸应用于舱外暴露平台，持续为我国空间站的运营保驾护航。在它的助力之下，我们还将见证航天员更多震撼人心的出舱瞬间。

（中国科学院国家空间科学中心）

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