研究成果

宇宙线粒子进入太阳系后，其强度、方向、成分和能谱受到太阳风、太阳、行星际磁场以及太阳活动的作用而发生的变化，称为宇宙线太阳调制效应，其主要表现在宇宙线的日球传播、空间梯度、日球各向异性、太阳长周期调制和短期调制等方面。宇宙线受到太阳调制的同时，其能谱随时间的精细变化也编码了太阳活动的痕迹。

高研院太阳物理团队基于AMS对于宇宙线中含量最高的质子、氦原子核能谱，以及正负电子能谱的精细时间结构测量结果，分析了导致银河宇宙线11年长周期、27天和1周等短周期变化的行星际驱动源。结合高研院数据分析团队对于AMS能谱结果的了解，在深入理解其太阳活动相关物理机制的基础上，构建了银河宇宙线长周期和短周期太阳调制数值模型。通过比较研究银河宇宙线不同时间尺度的物理机制，揭示其共同特征及其内在联系；同时进一步理清各种行星际驱动源的时序关系，建立耦合宇宙线长周期和短周期变化的精确时变模型。 这些成果发表于《天体物理学报（The Astrophysical Journal）》《物理评论D（Physical Review D）》等期刊，基于此项研究申请获批了“基于AMS-02实验研究银河宇宙线在不同时间尺度上的太阳调制”的国家自然科学基金联合基金重点支持项目资助，并与中国科学院空间中心、德国基尔大学、美国佛罗里达理工学院、俄罗斯科学院等相关团队开展了合作。

空间粒子辐射预报系统

深空环境存在着大量的带电宇宙线，是影响航天员生命安全和深空探测设施运行的关键因素。这些宇宙线中，银河宇宙线是来自太阳系以外的高能带电粒子，由于其能量高、电荷大，所造成的影响更严重，也更难以屏蔽。我国包括月球探测在内的深空探测等航天活动相关需求日益提升，而这些宇宙线引发的空间粒子辐射会诱发航天器故障，威胁航天员生命安全，是未来进行载人航天的主要制约因素之一。

高研院空间辐射团队通过太阳调制团队的相关研究，以及对宇宙线粒子长时段的精细时间测量，自主发展了太阳活动强度中长期预报模型，与国际上现有其他模型相比，新模型SDEMMA在精度上具有明显的优势，可评估行星际空间宇宙线辐射强度，发布辐射强度预报信息。研究团队进一步系统地计算了在深空无屏蔽环境下由银河宇宙线造成的人体辐射剂量率，为更准确可靠地评估深空环境辐射损伤奠定了基础，为我国载人航天工程空间环境预报预警提供技术支撑。


系列研究申请了多项软件著作权，未来随着我国载人航天及深空探测活动的开展，将在航天强国建设中发挥更大的作用。