Россия
Россия
В статье рассматриваются модели прохождения заряженных частиц космического пространства через защиту космической аппаратуры. Описание моделей построено на основе методов Монте – Карла и метода численного решения кинетического уравнения Больцмана для плотности потока частиц в рамках различных приближений. Так же в статье представлены решение задач переноса электронов в веществе, основанных на двух расчетных схемах — модели индивидуальных соударений и модели укрупненных соударений.
Модель прохождения заряженных частиц космического пространства, эффективность радиационной защиты, моделирование переносов электронов в веществе, дозовые характеристики электронного излучения, дозовые характеристики протонного излучения.
I. Введение
Методы расчета прохождения ЗЧ КП через материалы основаны на двух подходах: метода статистических испытаний (метод Монте-Карло) и метода численного решения кинетического уравнения Больцмана для плотности потока частиц в рамках различных приближений (детерминистский подход). У обоих методов имеются как преимущества, так и недостатки в сравнении друг с другом.
Недостаток детерминистского подхода заключается в том, что при вычислении плотности потока частиц в среде координаты энергии и углы, которые характеризуют состояние частиц, изменяются на дискретной сетке, а не непрерывно. Поэтому проведение расчетов для гетерогенных структур, корректный учет граничных условий и учет процессов генерации вторичных частиц затруднено. Преимуществом перед методом Монте-Карло (МК) являются существенно более низкие затраты времени счета. Метод МК представляет собой прямой численный эксперимент, основанный на прослеживания большого числа траекторий частиц в рассматриваемом объеме. Метод МК можно применять без ограничений для объектов произвольной геометрии и материального состава. Но для снижения статистических погрешностей необходимо увеличение времени счета. Данный недостаток компенсирует появление быстродействующих ЭВМ. Поэтому классический метод МК и его модификации в настоящее время являются основным инструментом при решении различных задач в области радиационной физики, в том числе и в космических приложениях[8,9].
По результатам расчетов, когда набор статистики необходимый для расчетов закончен, определяются энергетические групповые спектры протонов, электронов и вторичного тормозного излучения (ТИ) за защитой. Данные спектры, если необходимо, будет нетрудно преобразовать в дифференциальные. В практических приложениях, применительно к радиационным условиям на борту КА, поглощенная доза за защитой рассчитывается для кремния, хотя, путем суммирования вкладов от выходящих из барьера частиц, может быть определена для любого материала.
1. Анашин, В. С. Средства контроля воздействия ионизирующих излучений космического пространства на радиоэлектронную аппаратуру космических аппаратов в области одиночных эффектов / В. С. Анашин // Датчики и системы. – 2009. – № 9. – С. 38-41.
2. Анашин, В. С. Отраслевая система мониторинга воздействия ионизирующих излучений космического пространства на радиоэлектронную аппаратуру космических аппаратов / В. С. Анашин // 7 Международная конференция «Авиация и космонавтика-2008»: Тезисы докладов. – М. : МАИ, 2008. – С. 15-18.
3. Кузнецов, Н. В. Двухпараметрическая аппроксимация экспериментальных зависимостей сечения сбоев микросхем ОЗУ от линейных передач энергии тяжелых ионов / Н В. Кузнецов, Г А Мишин, В. П. Ходненка // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2001. – № 1-2. – С. 9.
4. Кузнецов, Н В. Частота одиночных случайных эффектов в электронике на борту космических аппаратов / Н. В. Кузнецов // Космические исследования. – 2005. – Т.43, № 6. – С. 443-451.
5. Кузнецов, Н. В. Модель ядерного механизма возникновения одиночных эффектов в СБИС при воздействии протонов / Н.В. Кузнецов // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ), серия радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2005. – № 1-2. – С. 46-51.
6. Мирошниченко, Л. И. Физика Солнца и солнечно-земных связей / Л. И. Мирошниченко. – М. : Изд-во КДУ, 2011. – 174 с.
7. Райкунов, Г. Г. Ионизирующие излучения космического пространства и их воздействие на бортовую аппаратуру космических аппаратов / Г. Г. Райкунов. – М. : ФИЗМАТЛИТ, 2013. – 256 с.
8. Новые наукоемкие технологии в технике. Энциклопедия. Т. 16. Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов / Под ред. К. С. Исаева. – М. : Энцитех, 2000. – 295 с.
9. Методы расчета радиационных условий работы космических аппаратов и их систем за счет действия заряженных частиц космического пространства естественного происхождения : методическое пособие / О. Г. Громов, В. И. Лукьященко, М. И. Панасюк. – М. : ФГУП ЦНИИмаш, 2004.
10. Nymmik, R. А. Characteristics of galactic cosmic гау flих lag times in the couгse оУ solar modulation / R. А. Nymmik, А. А. Suslov // Adv. Space Res. – 1995. – V. 16, М 9. – Р. (9)217-(9)220.
