地球上的太空：科学家模拟太空辐射

时间:2020-03-08 15:06:38
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太空辐射在地球上的一个实验室里被复制了。科学家使用激光等离子加速器复制了围绕我们地球的高能粒子辐射。这项研究有助于研究太空探索对人类的影响，并发生更具弹性的卫星和火箭设备。

地球上的太空：科学家模拟太空的辐射。（科特西：斯特拉斯克莱德大学）

太空辐射是我们雄心壮志探索太阳系的主要障碍。来自太阳和深空的高能电离粒子对人类康健极其危险，因为它们能直接穿过皮肤并储存能量，不行逆转地破坏细胞和DNA。除此之外，辐射还会对卫星和设备造成严重破坏。

虽然研究太空辐射影响的最显着的方法是将实验带入太空，但这是很是昂贵和不切实际的。然而做相反的事情——在地球上发生类似的太空辐射——却异常难题。科学家已经实验使用传统的盘旋加速器和线性粒子加速器。不外，这粒子只能发生单能粒子，而单能粒子不能准确代表已发现的空间辐射中的宽能带粒子。

现在，由英国斯特拉斯克莱德大学的伯恩哈德•希丁向导的研究人员找到了一个解决方案。研究小组使用杜塞尔多夫大学和卢瑟福阿普尔顿实验室的激光等离子加速器来发生宽能带电子和质子，这些电子和质子是“范-艾伦带”中的典型粒子——这一辐射带是由地磁场发生的粒子辐射区域。

总之，太空辐射是故障人类航天的关键因素之一。

思克莱德大学Bernhard Hidding

从激光到等离子体

加速器的事情原理是将高能量、高亮度的激光束投射在面积仅几平方微米的薄金属箔靶上。“激光脉冲的能量之大，所发生的电磁场能量甚至比比原子内部的库仑力大一个数量级，”Hidding解释说，“因此金属箔靶被瞬间转换为等离子体。”等离子体粒子被激光的强电场和其他等离子体的场加速，被加速的水平取决于粒子的初始位置，这个历程能够发生庞大的能量。

该研究团队使用电子敏感图像板、质子放射性色素膜和闪烁荧光屏研究了这些等离子体粒子。为了证明实验室制造出的辐射与外太空的空间辐射相当，该团队请求美国宇航局（NASA）举行盘算机模拟。“NASA的模拟方式是基于模型和丈量的，代表了我们现在已知最先进的知识。”Hidding说。

监控损伤

下一个任务是证明该系统可通过光耦合器测试粒子辐射来测试空间辐射的影响。光电耦合器件常用于在相互隔离的电路之间传输电信号。另外，Hidding和团队通过丈量系统的电流传输比来监测辐射诱发的衰减作用。

美国《科学陈诉》杂志中所形貌的观点验证实验有可能成为不需要脱离地球研究空间辐射影响的重大突破。实验的下一步将制订用于测试电子设备和生物样本的尺度。“究竟，空间辐射是人类航天航行需要克服的关键障碍之一。”Bernhard Hidding说。

Hiddings表现，斯特拉思克莱德大学新配备的激光器也将在未来的研究中发挥关键作用。“这是当今世界上平均功率最高的激光系统，”该系统被安装在苏格兰等离子体加速器应用中心（SCAPA）的三个辐射屏蔽掩体中，最多能发出七束光。“我们的研究目的是为空间辐射研究和测试开发出专用的激光束，并将其用于英国等地不停生长的太空行业。”