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，能夠展示目標對象中放射性核素的種類、活度和輻射劑量狀況，對于分析物質(zhì)相態(tài)與結(jié)構(gòu)、構(gòu)建能量分布與能級結(jié)構(gòu)關(guān)系、評估空間輻射環(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)生機制、傳播過程和相互作用規(guī)律，幫助科學家更好的研究。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，中國科學技術(shù)大學、中國科學院近代物理研究所、蘭州空間技術(shù)物理研究所和德國基爾大學的科研人員合作，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)活動產(chǎn)生的最具破壞性空間天氣事件之一，一旦發(fā)生，會直接威脅到在軌航天器和航天員的安全。與此同時，由于火星缺少磁場保護且大氣稀薄，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數(shù)據(jù)，結(jié)合火星大氣粒子傳輸模擬，實現(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到能量在7MeV以下的質(zhì)子通量，而如今天文一號搭載能量粒子分析儀探測器能夠探測2-100MeV的質(zhì)子的通量，極大程度地擴充了火星空間高能質(zhì)子的能量監(jiān)測范圍，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器MANEN/SEP和MEPA測得了中低能段的質(zhì)子能譜，火星表面的“好奇號”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)對觀測和反演的能譜進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”火星車的實際測量值均定量相符。同時，這一結(jié)果也驗證了天問一號能量粒子分析儀數(shù)據(jù)的可靠性和火星輻射傳輸模型的精準性，為未來類似事件研究提供了參考，同時凸顯了在火星進行連續(xù)和協(xié)同輻射監(jiān)測的必要性。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：中國科學技術(shù)大學科研部
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