[发明专利]一种分布式空间高能质子的多方向探测装置

说明书

一种基于多个卫星的分布式的多方向的高能质子探测装置，包括：卫星数量匹配的多个子探测装置，每个子探测装置包含方向传感器、电子学部件及机壳部分，其中：方向传感器包括：不少于一片半导体传感器，当空间粒子进入该半导体传感器时由于损失能量而在其两侧电极激起电信号脉冲；电子学部件，用于对方向传感器提供的电信号进行处理，以提供反映空间粒子在半导体传感器内沉积能量的信号；且每个方向传感器所包含的半导体传感器的法向在卫星经过同一个位置时处于同一个平面，每个传感器的法向在经过同一位置时不重叠，并且至少其中的一个法向指向朝天面。

技术领域

本发明涉及空间粒子探测技术领域，更具体地说，是涉及一种基于多颗卫星的用于多方向探测空间质子的装置。

背景技术

空间带电粒子是空间环境最重要的构成，也是对卫星的安全造成威胁的直接因素，特别是空间质子广泛存在于宇宙空间，因此空间带电粒子是空间环境研究中的主要研究对象。空间带电粒子探测已有几十年的历史，因此对空间带电粒子的认识已有一定的基础。但是随着空间科学研究的深入、航天技术的广泛渗透，人类对空间带电粒子及其效应的认识不断跨越新台阶，从而对于包括空间质子在内的各类带电粒子的多方向探测的需求变得越来越重要。

空间中高能带电粒子是诱发航天器单粒子效应、辐射剂量效应和深层充放电效应的主要因素，是抗辐射加固的主要防护对象。空间带电粒子的多成分、宽能谱和强烈的各向异性，为防护设计评估增加了难度，尤其在低轨道的空间质子多方向性。空间带电粒子的空间分布、相对磁力线的投掷角分布、能谱分布以及它们随时间的变化，是空间环境各类模型构建研究及其效应危害研究的基本内容。

由于空间带电粒子会对卫星造成各类效应造成干扰危害，因此，在卫星研制阶段、在轨管理及事后的故障诊断阶段，开展由于空间带电粒子造成的卫星辐射效应评估是一种降低危害的重要手段。而开展卫星辐射效应评估需要有在轨空间各类粒子的直接测量获得的数据，包括方向和能谱的数据。由于在地球空间存在着地磁场的约束，导致空间带电粒子分布呈现出各向异性(特别是在地球空间的低轨道上)，进而致使带电粒子对卫星的辐射效应也存在着各向差异，因而需要开展针对在轨卫星的多方向的高能质子探测。

针对在轨卫星的多方向的高能质子的探测可以在单颗卫星上进行，但这需要卫星的例如重量、功耗、安装尺寸等平台资源相对较多，当然也可以基于同时间同高度飞行的多颗卫星进行分布式测量，从而降低对卫星平台资源的需求而又实现多方向上的探测。

发明内容

为解决目前存在的评估卫星辐射剂量和单粒子事件等辐射效应需要多方向的空间高能质子的能谱数据的问题，本发明提供一种基于多颗卫星的分布式的多方向的高能质子的探测装置。

为实现上述目的，本发明的基于多个卫星的分布式的多方向的高能质子探测装置包括：与卫星数量匹配的多个子探测装置，每个子探测装置包含方向传感器、电子学部件及机壳部分，其中：

方向传感器包括：不少于一片半导体传感器，当空间粒子进入该半导体传感器时由于损失能量而在其两侧电极激起电信号脉冲；

电子学部件，用于对方向传感器提供的电信号进行处理，以提供反映空间粒子在半导体传感器内沉积能量的信号；

且每个方向传感器所包含的半导体传感器的法向在卫星经过同一个位置时处于同一个平面，每个传感器的法向在经过同一位置时不重叠，并且至少其中的一个法向指向朝天面。

根据本发明的一个实施例，方向传感器还包括前置放大器及成形电路，前置放大器用于将每片半导体传感器输出的反应带电粒子沉积能量的电荷信号分别进行放大并转变成电压脉冲信号，成形电路将前置放大器输出的电压脉冲信号成形输出。