中短期任务的太阳质子事件通量预报研究

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1、第２１卷第６期载人航天Ｖｏｌ．２１Ｎｏ．６２０１５年１１月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＮｏｖ．２０１５中短期任务的太阳质子事件通量预报研究崔延美，师立勤，刘四清（中国科学院国家空间科学中心，北京１００１９０）摘要：太阳质子事件通量的预测对航天器的抗辐射加固设计和宇航员的出舱活动具有重要意义。针对１年以下的中短期航天任务，对太阳活跃年和太阳平静年分别统计了太阳质子事件和大于１０ＭｅＶ质子事件通量的发生概率，分析得到太阳质子事件通量分布基本符合对数正态分布。在此基础上，计算出了一定置信度下１年以下不同航天任务期内的质子事件通量分

2、布，为执行中短期航天任务提供了太阳质子事件通量预测的依据。关键词：太阳质子事件；太阳质子通量；航天任务；预报中图分类号：Ｐ３５文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１５）０６-０５９７-０６StudyonForecastofSolarProtonEventFluenceduringShortandMediumTermMissionsＣＵＩＹａｎｍｅｉ，ＳＨＩＬｉｑｉｎ，ＬＩＵＳｉｑｉｎｇ（ＮａｔｉｏｎａｌＳｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅＣｅｎｔｅｒ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃ

3、ｈｉｎａ）Abstract：Ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｔｈｅｓｏｌａｒｐｒｏｔｏｎｅｖｅｎｔｆｌｕｅｎｃｅｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｓｐａｃｅｃｒａｆｔｓａｎｄａｓｔｒｏｎａｕｔｓ．Ｗｉｔｈｉｎｖａｒｉｏｕｓｐｅｒｉｏｄｓｌｅｓｓｔｈａｎ１ｙｅａｒ，ｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｏｌａｒｐｒｏｔｏｎｅｖｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｒｆｌｕｅｎｃｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｆｏｒｓｏｌａｒａｃｔｉｖｅｙｅａｒｓａｎｄｓｏｌａｒｑｕｉｅｔｙｅａｒｓ，ｒｅｓｐｅｃｔ

4、ｉｖｅｌｙ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｓｏｌａｒｐｒｏｔｏｎｅｖｅｎｔｆｌｕｅｎｃｅｂａｓｉｃａｌｌｙｓａｔｉｓ-ｆｙｔｈｅｌｏｇ-ｎｏｒｍａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ，ｓｏｌａｒｐｒｏｔｏｎｅｖｅｎｔｆｌｕｅｎｃｅｃａｎｂｅｆｏｒｅｃａｓｔｅｄｗｉｔｈｓｏｍｅｇｉｖｅｎｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｌｅｖｅｌｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｕｒａｔｉｏｎｓｐａｃｅｍｉｓｓｉｏｎｓｒａｎｇｉｎｇｆｒｏｍ１ｄａｙｔｏ３６５ｄａｙｓ．Keywords：ｓｏｌａｒｐｒ

5、ｏｔｏｎｅｖｅｎｔｓ；ｓｏｌａｒｐｒｏｔｏｎｆｌｕｅｎｃｅｓ；ｓｐａｃｅｍｉｓｓｉｏｎ；ｆｏｒｅｃａｓｔ因此，在航天器的设计阶段或者在人类从事太空１引言活动任务期间，都需要提前预知太阳质子事件的太阳质子事件是最具破坏性的空间天气现象发生状况，以采取相应措施规避不必要的风险。之一。太阳上发生爆发活动时，会喷射出大量的然而，太阳质子事件是一种小概率事件，在其产高能带电粒子，它们以每秒几千、几万、甚至十几生、加速机理还没完全确定的条件下，对其进行预万千米的速度，最快十几分钟就可以到达地球，使报是十分困难的。地球周围的高能带电粒子数量增加

6、数千倍，甚至对于持续１年以上的航天任务，当前国际上上万倍。由于绝大部分的粒子是质子，因此把这应用比较普遍的质子事件通量模型有Ｋｉｎｇ模［１］［２-３］［４-９］［１０］种事件称之为太阳质子事件。型、ＪＰＬ模型、ＥＳＰ模型及ＭＳＵ模型。太阳质子事件威胁着地球磁层和大气层外航Ｋｉｎｇ模型是建立的第一个太阳高能质子通量的天器的安全，使卫星上的电子元器件失效，还会对经验统计模型。模型提出后取得了一定的成效，宇航员造成伤害，严重影响着人类的航天活动。在很长一段时间被视作执行航天任务期间太阳质收稿日期：２０１５-０２-１３；修回日期：２０１５

7、-０９-２５作者简介：崔延美（１９８０－），女，博士，副研究员，研究方向为空间环境预报。Ｅ-ｍａｉｌ：ｙｍｃｕｉ＠ｎｓｓｃ．ａｃ．ｃｎ５９８载人航天第２１卷子积分通量的标准预报模型。但该模型只采用第精度的高能粒子观测数据，其中２００５年之前的数２０太阳活动周的活跃年份数据，统计数据较少；据来自ＩＭＰ卫星的观测，２００６年之后的数据来自且模型中对太阳黑子数和年均太阳质子累计通量ＧＯＥＳ卫星的观测。本文选用的数据时间段为呈线性相关的假设并不成立。ＪＰＬ模型解决了１９６７—２０１４年，能段为＞１０ＭｅＶ。缺值数据时，Ｋｉｎｇ模型存在的问

8、题，它采用了近三个太阳活动采用插值法进行补充。由于２００１年—２００３年中周的太阳质子事件数据。在统计分析的基础上，有大段数据缺值，我们采用ＧＯＥＳ卫星观测的数［１５］ＪＰＬ模型中应用了以下假设：太阳质子事件的发据进行了补充。［２］生是随机的，事件