Радиационная опасность на околоземных орбитах и
advertisement
Радиационная опасность на околоземных орбитах и межпланетных траекториях космических аппаратов Н.В.Кузнецов Обсуждаются представления, которые лежат в основе количественных оценок радиационной опасности, возникающей из-за возможного нарушения работоспособности бортового оборудования и приборов космических аппаратов при воздействии высокоэнергичных (>~100 кэВ) заряженных частиц космической радиации. Демонстрируются возможности расчетных моделей и методов для прогнозирования характеристик радиационной опасности на космических аппаратах в различных условиях его полета. 1 Содержание • Аномалии на космических аппаратах Определение. Примеры аномалий. Источники и причина радиационной опасности. Выводы. • Радиационные эффекты Механизмы возникновения. Линейная передача энергии. Потери энергии частиц. Классификация радиационных эффектов. Эффекты поглощенной дозы. Одиночные случайные эффекты. Выводы. • Факторы космического полета Происхождение радиационных полей. Солнечная активность. Вековой дрейф магнитного поля Земли. Проникновение космических лучей в магнитосферу. Геомагнитная активность. Движение КА вдоль траектории полета. Перемещение КА на траектории. Конструкция КА (защитные экраны). Выводы • Прогнозирование радиационной опасности Методика прогнозирования. Примеры. Выводы. 2 Аномалии на космических аппаратах Внешние факторы воздействия на космический аппарат Неизвестные Вакуум Невесомость Колебания температуры Электромагнитная радиация Метеориты Космический мусор, Вибрация и высокие нагрузки при старте Корпускулярная радиация Низкоэнергичная (<~10-100 кэВ) Высокоэнергичная (> 100 кэВ) 3 Аномалии на космических аппаратах Пример изменения мощности солнечных батарей 290 sc1 sc2 sc3 sc4 Solar Array Power [W] 280 Сентябрь 2001 Ноябрь 2003 270 260 250 240 230 01-Jan-01 01-Mar-01 01-May-01 01-Jul-01 01-Sep-01 01-Nov-01 01-Jan-02 01-Mar-02 01-May-02 01-Jul-02 01-Sep-02 01-Nov-02 01-Jan-03 01-Mar-03 01-May-03 01-Jul-03 01-Sep-03 01-Nov-03 01-Jan-04 01-Mar-04 01-May-04 01-Jul-04 01-Sep-04 01-Nov-04 01-Jan-05 01-Mar-05 01-May-05 01-Jul-05 01-Sep-05 220 Cкачки понижения мощности наблюдают во время больших солнечных cобытий (R.J. Walters, 2004) Year 2001 - 2005 http://esa-spaceweather.net/spweather/workshops/eswwII/ proc/Session4/Presentation_KEIL.pps 4 Аномалии на космических аппаратах Распределение мест возникновения одиночных сбоев на космических аппаратах, находящихся на разной высоте 650 до 750 км 1250 до 1350 км 2450 до 2550 км http://radhome.gsfc.nasa.gov/radhome/papers/202_SSR.pdf (Poivey C., et al.,2002) 5 Аномалии на космических аппаратах Источники радиационных аномалий на КА Радиационный пояс Земли (РПЗ) Галактические космические лучи (ГКЛ) Солнечные космические лучи (СКЛ) Вторичное излучение электроны протоны протоны ядра протоны ионы протоны нейтроны -кванты Причина радиационных аномалий - радиационные эффекты в изделиях космической техники: Терморегулирующих покрытиях Полимерных покрытиях Оптических покрытиях Солнечных элементах Изделиях микро- и оптоэлектроники 6 Выводы к разделу «Аномалии на космических аппаратах» • Высокоэнергичная корпускулярная радиация космического пространства. является одним из важных внешних факторов, который инициирует возникновение аномалий на КА, • Причиной радиационных аномалий на КА является возникновение радиационных эффектов в изделиях космической техники. 7 Радиационные эффекты Механизмы возникновения Передача кинетической энергии от налетающих частиц веществ (первичный процесс) Ионизационные эффекты Неравновесные электроны и дырки Разорванные атомные связи Структурные нарушения Вакансии и междоузлия Разупорядоченные области Релаксационные процессы термостабилизации и электронейтрализации (релаксационный процесс) Рекомбинация Образование объемного заряда Радиолюминисценция Латентные треки Свободные химические радикалы Рекомбинация Уход на стоки (примесные дефекты) Объединение в комплексы (собственные Генерация тока дефекты) Н.В.Кузнецов. Радиационная опасность на космических аппаратах Образование объемных дефектов (кластеры) 8 Радиационные эффекты. Линейная передача энергии (ЛПЭ) • ЛПЭ - основная физическая величина, которая количественно характеризует энергетический вклад одной частицы в образование радиационного эффекта, • ЛПЭ, L - средняя энергия, которую вещество может получить от налетающей заряженной частицы на единице ее пути. • Единицы измерения ЛПЭ - МэВ/см или МэВ/(г/см2) Н.В.Кузнецов. Радиационная опасность на космических аппаратах 9 Радиационные эффекты Потери энергии заряженных частиц 1E+2 1E+4 Fe Si 1E+3 (dE/dx)e 1E+2 1E+1 (dE/dx)n 1 0.1 1E-2 1E-3 H Si ядерные реакции Ï î òåðè ýí åðãè è , Ì ýÂ/(ã/ñì 2) Ï î òåðè ýí åðãè è , Ì ýÂ/(ã/ñì ^2) 1E+5 1E+1 1E+0 (dE/dx)e 1E-1 1E-2 e Si 1E-3 (dE/dx)n 1E-4 1E-5 1E-6 1E-4 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 0.1 1 1E+1 1E+2 1E+3 1E+4 Ýí åðãè ÿ, Ì ýÂ/í óêëî í 1E-2 1E-1 1E+0 1E+1 1E+2 Ýí åðãè ÿ, Ì ý 10 Радиационные эффекты Классификация • Эффекты поглощенной дозы проявляются в результате суммирования энергии, которую множество частиц передает чувствительному объему вещества, • Случайные одиночные эффекты возникают при передаче энергии от одной частицы чувствительному объему вещества 11 Радиационные эффекты Поглощенная доза По определению: Поглощенная доза D - энергия, переданная от излучения элементарному объему вещества единичной массы D E Дж/кг или Грей 100 рад m При воздействии потока заряженных частиц Ф [1/см2 ] с энергией E0=const dE D dx E0 При воздействии потока частиц Фi(E) 1/см2МэВ разного типа и разной энергии dE D dx i где i E dE L L dL E i d dE ( L ) i E - спектр ЛПЭ потока всех частиц dE dx E i 12 Радиационные эффекты Пример эффекта ионизационной дозы Пороговое напряжение Смещение порога вольт-амперной характеристики в n-канальном транзисторе металл-окисел-полупроводник Изменение заряда на границе окисел-полупроводник Иониз. доза Изменение объемного заряда в окисле 13 Радиационные эффекты Пример эффекта неионизационной дозы Ток короткого замыкания, отн.ед. Уменьшение тока короткого замыкания солнечных элементов (Walters, et.al., 2004) Электроны 1 МэВ Протоны 1 МэВ Протоны 0.4 МэВ Электроны 1 МэВ Неионизационная доза, МэВ/г 14 Радиационные эффекты Эквивалентная доза Количественной мерой радиационного эффекта в радиобиологии принято использовать величину эквивалентной дозы H Зиверт (100 бэр) wL L L dL W(L) ЛПЭ, кэВ/мкм 15 Радиационные эффекты Одиночные случайные эффекты Условие возникновения: энергия E, переданная частицей чувствительному объему, должна быть выше пороговой величины Ec, характеризующей функциональное свойство этого объема. Прямой механизм возникновения от ионов Ядерный механизм возникновения от протонов Ядерная реакция Чувствительный объем Протон, нейтрон или легкое ядро Тяжелое ядро 16 Радиационные эффекты Одиночные случайные эффекты Количественной мерой возникновения ОСЭ при воздействии потока частиц является частота ОСЭ При воздействии плотности потока частиц F (1/см2с) с энергией E0=const и углом падения 0 = const E0 ,0 F При воздействии плотности изотропного потока частиц Fi(E) (1/см2сМэВ) разного типа и разной энергии i E , Fi E dEd i или используя модельные представления для прямого механизма возникновения ОСЭ ion L , F L dEd где F(L)- дифференциальный спектр ЛПЭ плотности потока частиц 17 Радиационные эффекты Одиночные случайные эффекты Примеры сечения ОСЭ у микросхем памяти при нормальном угле падения в зависимости от: ЛПЭ ионов энергии протонов 1E-5 1E-12 SMJ44100(4M) 1E-13 1E-7 Ñå÷åí èå Î ÑÝ, ñì 2/áèò Ñå÷åí èå Î ÑÝ, ñì 2/áèò 1E-6 1E-8 1E-9 1E-10 1E-11 1E-12 MT4C4001(4M) 1E-14 1E-15 IBM(64M) 1E-16 1E-17 1E-13 1E-14 1E-18 0 1 10 100 Ýô ô åêòèâí î å ËÏ Ý, Ì ýÂ/(ì ã/ñì 2) 1000 10 100 Ýí åðãèÿ ï ðî òî í î â, Ì ý 18 Выводы к разделу «Радиационные эффекты» • В настоящее время изучено влияние радиационных эффектов на свойства многих материалов и изделий космической техники. • Радиационных эффекты в изделиях космической техники подразделяются на эффекты поглощенной дозы (ЭПД) и одиночные случайные эффекты (ОСЭ). Количественной мерой радиационной опасности от ЭПД служит расчетная величина поглощенной дозы (ионизационной и неионизационной). Количественной мерой радиационной опасности от ОСЭ служит расчетная частота одиночных случайных эффектов. 19 Выводы (продолжение) к разделу «Радиационные эффекты» • Радиационная опасность для изделий космической техники на борту КА, зависит от: индивидуальных особенностей материала и прибора, которые характеризуются величиной линейной передачи энергии или сечением одиночных случайных эффектов и отражают их радиационную стойкость (чувствительность), воздействующего радиационного окружения, которое характеризуется дифференциальными энергетическими спектрами потока Ф(Е) или плотности потока F(E) частиц и отражают радиационные условия на КА. 20 Факторы космического полета Глобальные: • Происхождение радиационных полей • Солнечная активность, • Дрейф магнитного поля Земли • Экранирующее свойство магнитосферы Земли (для частиц космических лучей) • Геомагнитные возмущения Локальные • Перемещение космического аппарата в пространстве • Конструкция КА (защитные экраны) • Анизотропия потоков частиц и тень Земли 21 Факторы космического полета Происхождение радиационных полей В межпланетном пространстве существуют • галактические космические лучи (ГКЛ), в состав которых входят протоны и ядра химических элементов; • солнечные космические лучи (СКЛ), в состав которых входят протоны и ионы химических элементов ; В околоземном космическом пространстве существуют • радиационные пояса Земли (РПЗ), которые в основном состоят из электронов и протонов, захваченных магнитным полем Земли. Потоки частиц космических лучей также проникают в магнитосферу Земли. 22 Факторы космического полета 1E+18 1E+17 1E+16 1E+15 1E+14 1E+13 1E+12 1E+11 1E+10 1E+9 1E+8 1E+7 1E+6 1E+5 1E+4 1E+3 1E+2 1E+1 1E+0 å ÐÏ Ç Ãåî ñòàöèî í àðí àÿ î ðáèòà Âû ñî òà -36000 êì Í àêëî í åí èå - 0 ãðàä 10 ëåò ï î ëåòà ð ÐÏ Ç ð ÑÊË ð ÃÊË 1E-2 1E-1 1E+0 1E+1 1E+2 1E+3 Ýí åðãèÿ, Ì ý 1E+4 1E+5 Ï î òî ê, 1/(ñì 2*Ì ýÂ) Ï î òî ê, 1/(ñì 2*Ì ýÂ) Пример энергетических спектров частиц на орбитах КА 1E+18 1E+17 1E+16 1E+15 1E+14 1E+13 1E+12 1E+11 1E+10 1E+9 1E+8 1E+7 1E+6 1E+5 1E+4 1E+3 1E+2 1E+1 1E+0 Î ðáèòà êðóãî âàÿ Âû ñî òà - 500 êì Í àêëî í åí èå - 98 ãðàä. 10 ëåò ï î ëåòà å ÐÏ Ç ð ÐÏ Ç ð ÃÊË ð ÑÊË 1E-2 1E-1 1E+0 1E+1 1E+2 1E+3 1E+4 1E+5 Ýí åðãèÿ, Ì ý 23 Интенсивность радиочастоты 10.7 гц Факторы космического полета Солнечная активность Пример солнечноциклических вариаций потоков протонов РПЗ с Е=80-215 МэВ на разных дрейфовых оболочках L (Huston, S. L., 1996) http://radhome.gsfc.nasa.gov/radhome/papers/ slideshow10/SC_NSREC97/img001.gif 24 Факторы космического полета Солнечная активность 1E+1 200 100 50 0 ×èñëà Âî ëüô à Ï î òî ê, 1/(ñì 2 ñ ñð) 150 Пример солнечноциклических вариации потоков ядер гелия ГКЛ с энергией 70-95 МэВ/нуклон и чисел Вольфа в зависимости от календарного времени. Точки – экспериментальные данные спутника IMP-8. 1E+0 1965 1970 1975 1980 1985 Ãî ä 25 Факторы космического полета Солнечная активность 1E+4 200 1E+12 1E+2 100 1E+1 50 1E+0 0 1E-1 ×èñëà Âî ëüô à Ï î òî ê, 1/(ñì 2 ñ ñð) 150 Величина события СКЛ, 1/см^2 1E+11 1E+3 1E+10 1E+9 1E+8 1E+7 1E+6 1E+5 1E+4 1E+3 1E+2 1E-2 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 Ãî ä Солнечно- циклические вариации потоков протонов СКЛ (E>30 МэВ) и чисел Вольфа в зависимости от календарного времени 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Среднемесячные числа Вольфа Пиковые потоки протонов СКЛ в зависимости от чисел Вольфа 26 Факторы космического полета Солнечная активность Сравнение потоков ГКЛ и СКЛ в межпланетном пространстве 1E+4 Ì àêñèì óì ÑÀ Ì èí èì óì ÑÀ Ï î ãëî ù åí í àÿ äî çà, ðàä 1E+3 ÑÊË 1E+2 1E+1 ÃÊË 1E+0 1E-1 1E-2 1E-2 1E-1 1E+0 1E+1 1E+2 Òî ëù èí à çàù èòû , ã/ñì 2 б) а) Дифференциальные энергетические спектры протонов (а) и поглощенные дозы (б), полученные по данным спутника IMP8 для периодов минимума (W<40) и максимума (W>145) солнечной активности с 1965 по 1997 г.г. 27 Факторы космического полета Вековой дрейф магнитного поля Земли 1E+5 Ï î òî ê, 1/(ñì 2*ñ*Ì ýÂ) 1E+4 Î ðáèòà 500 êì , 82 ãðàä. 1E+3 1E+2 1E+1 1E+0 AP8 (1970 ã.) 1E-1 ÀÐ8 (2002 ã.) 1E-2 1E-3 1E-4 0.1 1 1E+1 1E+2 1E+3 Ýí åðãèÿ, Ì ý Отношение потоков протонов с энергией более 40 МэВ, рассчитанное с использованием базы данных модели AP8MAX, для эпохи 1991 и 1970 г.г. над Бразильской аномалией на высоте 500 км. (Энциклопедия, 2000) Энергетические спектры протонов на круговой орбите с высотой 500 км и наклонением 82 градуса, рассчитанные по модели для эпох 1970 и 2000 г.г. 28 Проникновение космических лучей в магнитосферу Земли Функция проникновения частиц в точку Массовое число частицы Rz E Жесткость заряженной частицы Az Qz Заряд частицы Функция проникновения в точку Х где RC(X) Поток заряженных частиц в магнитосфере в точке X E E 2mc 2 Энергия на нуклон Масса протона 1, если Rz E Rc X Rz , X 0, если Rz E <Rc X Эффективная жесткость обрезания z орб E , X Rz E , X z E Поток заряженных частиц в межпланетном пространстве 29 Проникновение космических лучей в магнитосферу Земли Функция проникновения частиц в точку 1E+0 10 Ï î ãëî ù åí í àÿ ä î çà, ðàä Æåñòêî ñòü î á ðåçàí è ÿ, àΠðáèòà ñòàí öèè "Ì ÈÐ" 1 1E-1 14 èþ ëÿ 2000 1E-2 9 í î ÿáðÿ 2000 1E-3 1E-4 1E-5 0 0 5 10 15 20 25 Âðåì ÿ ï î ëåòà, ÷àñ Эффективная жесткость геомагнитного обрезания на орбите станции «Мир» в зависимости от времени полета 0 5 10 15 20 25 30 Âðåì ÿ, ÷àñ Накопление поглощенной дозы на станции «Мир при возникновении событий СКЛ в июле и ноябре 2000 г. в зависимости от времени с момента появления потоков СКЛ вблизи Земли. 30 Проникновение космических лучей в магнитосферу Земли Функция проникновения частиц на орбиту Rz , X ( t )dt T Rz 0 T t Rz Rc X t T время полета Энергетический спектр потока частиц космических лучей на орбите z орб E , X Rz E , X z E 31 Геомагнитная активность Пример распределения потоков электронов в РПЗ, зарегистрированных на спутнике SAMPEX до и после магнитной бури 9-10 января 1997 г. http://www.haystack.mit.edu/~jcf/jan97/sampex.gif 32 Перемещение космического аппарата в пространстве Пример распределения потоков протонов в околоземном пространстве space-env.esa.int/EMA_Events/SPENVIS_WS2002/Proceedings/bourdarie.pdf 33 Перемещение космического аппарата в пространстве Примеры расчетных зависимостей потоков протонов (сплошные кривые) и электронов (пунктирные кривые) РПЗ на орбитах КА от времени полета 1E+5 1E+8 Плотность потока, 1/см2/с Плотность потока, 1/см2/с 1E+7 1E+4 1E+3 1E+2 1E+1 1E+6 1E+5 1E+4 1E+3 1E+2 1E+1 1E+0 1E+0 0 1 2 3 Время полета, час Орбита МКС, 400-450 км, 51 град. 4 0 5 10 15 20 Время полета, час Высокоэллиптическая орбита 500-40000 км, 63 град. 34 Частота сбоев, 1/с Перемещение космического аппарата в пространстве Примеры изменения частоты сбоев в микросхеме памяти (объем 16М) в зависимости от времени полета КА 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5 1E-6 орбита МКС 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5 1E-6 ССО 900 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5 1E-6 ВЭО 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5 1E-6 ГСО Орбита международной космической станции H = 426 км, I= 51,6 градусов; Солнечносинхронная орбита H= 900 км, I= 97 градусов; Высокоэллиптическая орбита H= 500-40000 км, I= 63 градуса; 0 5 10 15 20 Геостационаоная орбита H= 36000 км, I= 0 градусов 25 Время полета, час 35 Конструкция КА (защитные экраны) 1E+13 Çàù èòà -10 ã/ñì 2 1E+12 1E+11 Ï î òî ê, 1/(ñì 2*Ì ýÂ) 1E+10 1E+9 ÑÊ Ë "î ò êðû ò û é êî ñì î ñ" 1E+8 1E+7 1E+6 p ÑÊË 1E+5 1E+4 1E+3 p ÃÊË 1E+2 1E+1 Энергетические спектры протонов и вторичных нейтронов, возникающие за защитой при воздействии протонов ГКЛ и СКЛ. ÃÊ Ë "î ò êðû ò û é êî ñì î ñ" 1E+0 1E-1 n ÃÊË 1E-2 n ÑÊË 1E-3 0.1 1 1E+1 1E+2 1E+3 1E+4 1E+5 Ýí åðãèÿ, Ì ý 36 Выводы к главе «Факторы космического полета» • В околоземном космическом пространстве существуют высокоэнергичные потоки частиц РПЗ, ГКЛ и СКЛ, которые необходимо учитывать при прогнозировании радиационной опасности на КА. • Разработанные модели устанавливают энергетические спектры сглаженных (усредненных за несколько месяцев) потоков частиц с учетом влияния солнечной активности и позволяют прогнозировать вариации этих потоков, связанные с изменением положения КА в пространстве. • Существующие ядерно-физические данные позволяют рассчитывать характеристики радиационной опасности для материалов и приборов, расположенных за защитными экранами внутри КА. 37 Прогнозирование радиационной опасности Схема компьютерного пакета программ Параметры орбиты и время полета КА Геоцентрические координаты КА Модель геомагнитного поля Геомагнитные координаты Модели потоков электронов и протонов РПЗ Модель потоков частиц ГКЛ Модель потоков частиц СКЛ Модель проникновения частиц КЛ на орбиты Спектры частиц на орбите КА (РПЗ, ГКЛ, СКЛ) Модели прохождения частиц за защиту Спектры частиц за защитой (электроны, протоны, нейтроны, ионы) Модель расчета дозы Поглощенная и эквивалентная доза Модель возникновения одиночных случайных эффектов Частота сбоев в электронных приборах 38 Прогнозирование радиационной опасности Модели радиационного окружения в интерактивных информационных системах Модель Радиационное поле Радиационный пояс Земли (протоны) AP8-MIN; AP8-MAX Радиационный пояс Земли (электроны) AE8-MIN; AE8-MAX Галактические космические лучи (протоны и ядра) CREME96; Badhwar&O'Neill Солнечные космические лучи (протоны) JPL92 Солнечные космические лучи (ионы) CREME96; Информационные системы: CREME96 - http://creme96.nrl.navy.mil SPENVIS - http://www.spenvis.oma.be/spenvis SIREST - http://www.sirest.larc.nas.gov 39 Прогнозирование радиационной опасности Пример расчета эквивалентной дозы Полет на Марс Ï î ëåò í à Ì àðñ (ï ðî åêò NASA) Âû ñî êàÿ ñî ëí å÷í àÿ àêòèâí î ñòü 980 äí åé (620 í à Ì àðñå) 1E+3 ÑÊ Ë (99%) 1E+2 ÑÊ Ë (50%) Ï ðåäåëüí î äî ï óñò èì àÿ äî çà 1E+1 1 0.1 ÃÊ Ë 1E-2 1E+4 1E+3 Ýêâèâàëåí òí àÿ äî çà, Çèâåðò Ýêâèâàëåí òí àÿ äî çà, Çèâåðò 1E+4 Орбита МКС 1E+2 Ï ðåäåëüí î äî ï óñò èì àÿ äî çà 1E+1 1 0.1 ÃÊ Ë 1E-2 1E-3 ÑÊ Ë (99%) 1E-4 ÑÊ Ë (50%) 1E-5 1E-6 1E-7 1E-3 ÐÏ Ç Î ðáèòà Ì ÊÑ, 1 ãî ä ï î ëåòà Ì èí èì óì ñî ëí å÷í î é àêòèâí î ñòè 1E-8 1E-2 0.1 1 1E+1 Òî ëù èí à çàù èòû , ã/ñì 2 1E+2 1E-2 0.1 1 1E+1 1E+2 Òî ëù èí à çàù èòû , ã/ñì 2 40 Прогнозирование радиационной опасности Пример расчета частоты ОСЭ 1E+3 1E+3 Ãåî ñòàöèî í àðí àÿ î ðáèòà 10 ëåò ×àñòî òà ñáî åâ, 1/ñ 1E+1 1E+0 ÑÊË (50% ) 1E-1 ÐÏ Ç - í åò ñáî åâ Ñðåäí ÿÿ è ì àêñèì àëüí àÿ ÷àñòî òà ñî âï àäàþ ò 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5 ÃÊË 1E-6 1E+2 1E+0 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5 1E-6 1E-7 1E-8 1E-8 1E-9 1E-9 0.1 1 1E+1 Òî ëù èí à çàù èòû , ã/ñì 2 1E+2 ÐÏ Ç ÃÊË ÑÊË (50% ) 1E-1 1E-7 1E-2 Î ðáèòà Ì ÊÑ 10 ëåò 1E+1 ×àñòî òà ñáî åâ, 1/ñ 1E+2 Ñï ëî ø í û å - ñðåäí ÿÿ ÷àñòî òà Ï óí êòèðí û å - ì àêñèì àëüí àÿ ÷àñòî òà 1E-2 0.1 1 1E+1 1E+2 Òî ëù èí à çàù èòû , ã/ñì ^2 Перемежающиеся отказы (сбои) в «типичной» микросхеме памяти 41 Прогнозирование радиационной опасности Пример расчета поглощенной дозы на круговых околоземных орбитах 1E+6 Ï î ãëî ù åí í àÿ äî çà, ðàä 1E+5 ï ðî òî í û ÐÏ Ç ýëåêòðî í û ÐÏ Ç 1E+4 ÑÊË(99%) ÑÊË(50%) 1E+3 Поглощенная доза (10 лет) в зависимости от высоты круговой орбиты КА (защита 1 г/см2) 1E+2 ÃÊË 1E+1 Í àêëî í åí èå î ðáèòû : ñï ëî ø í û å - 51 ãðàä. ï óí êòèðí û å - 90 ãðàä. 1E+0 1000 10000 100000 Âû ñî òà î ðáèòû , êì 42 Прогнозирование радиационной опасности Пример расчета частоты (количества) одиночных случайных эффектов на круговых околоземных орбитах 1E-1 ×àñòî òà ñáî åâ, î òí .åä. 1E-2 ÑÊË(99%) 1E-3 ÐÏ Ç 1E-4 1E-5 ÃÊË 1E-6 1E-7 × àñòî òà î ä è í î ÷í û õ î òêàçî â, î òí .åä . 1E-1 1E-2 ÑÊË(99%) 1E-3 ÑÊË(50%) ÃÊË 1E-4 1E-5 1E-6 1E-8 1000 10000 100000 Âû ñî òà, êì Частота одиночных сбоев в микросхемах памяти в зависимости от высоты круговой орбиты КА (защита 1 г/см2) 1000 10000 100000 Âû ñî òà î ðá è òû , êì . Количество одиночных отказов (10 лет) в микросхемах с Lс = 20 МэВ/(мг/см2) в зависимости от высоты круговой орбиты КА (защита 43 1 г/см2) Выводы к разделу «Прогнозирование радиационной опасности» • Существующие интегрированные пакеты программ, разработанные с использованием моделей потоков частиц радиационного окружения и моделей радиационных эффектов, позволяют оперативно и с необходимой полнотой обеспечить количественную оценку радиационной опасности, ожидаемую на борту КА на заданной орбите и в заданный период времени. 44 Литература 45
