序一

隨著我國綜合國力的不斷增強和科學技術的進步，我國航天事業(yè)取得了日新月異的發(fā)展，目前已有上百顆衛(wèi)星運行在空間，在國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和國防建設中正發(fā)揮著越來越重要的作用。

衛(wèi)星運行的空間環(huán)境十分復雜。來自太陽宇宙線、銀河宇宙線和地磁俘獲帶的各種帶電粒子構成了空間天然輻射環(huán)境，空間輻射環(huán)境是造成衛(wèi)星在軌故障的主要原因之一。因此，如何確保我國在軌衛(wèi)星能夠安全地運行于空間輻射環(huán)境中，并持續(xù)可靠地提供服務，是我國空間技術發(fā)展長期面臨的重大基礎問題。

衛(wèi)星抗輻射加固技術是確保衛(wèi)星在空間天然輻射環(huán)境中可靠運行的共性關鍵基礎技術。國內(nèi)長期從事衛(wèi)星抗輻射加固技術研究的專家和學者在多年研究成果的基礎上，編寫了本書。本書系統(tǒng)地介紹了空間輻射環(huán)境的基礎知識、衛(wèi)星空間輻射效應的基礎概念、抗輻射加固技術的基本方法和工程實踐等，內(nèi)容豐富，材料翔實，是一本非常有價值的參考書。它有助于普及和宣傳空間輻射效應及衛(wèi)星抗輻射加固技術的基礎知識，有助于新從事衛(wèi)星抗輻射加固技術工作的人員入門，并可作為航天器設計人員、工程管理人員及相關研究人員的參考用書。

隨著航天技術的發(fā)展和新技術的不斷應用，衛(wèi)星的整體性能將會不斷提高，衛(wèi)星抗輻射加固技術研究的對象、范圍和內(nèi)涵也將不斷發(fā)展和擴大。本書的出版僅僅是對之前一段時間相關工作的總結，之后還需要不斷加強研究工作，不斷地總結和梳理相關領域的研究成果，為不斷發(fā)展的航天工程提供更先進、更全面、更翔實的技術參考。希望不久的將來，能夠有更多關于衛(wèi)星抗輻射加固技術的專著出版。

中國科學院院士

2020年10月

序二

序二

衛(wèi)星在軌運行期間，將面臨惡劣的空間輻射環(huán)境。國內(nèi)外航天實踐表明，空間輻射效應是引起衛(wèi)星在軌故障的主要原因之一。衛(wèi)星抗輻射加固技術是為提高衛(wèi)星在輻射環(huán)境中的長壽命高可靠運行能力所采取的防護技術，目的是確保衛(wèi)星在其壽命期內(nèi)不因空間輻射損傷而導致功能異常、壽命縮短或任務失敗。

我國衛(wèi)星抗輻射加固技術研究已經(jīng)經(jīng)歷了40多年的發(fā)展歷程。在長期面臨國際技術封鎖和國內(nèi)基礎工業(yè)薄弱的情況下，研究人員克服了重重困難，付出了巨大努力，為我國各類航天器在軌可靠運行提供了有力的抗輻射加固技術支持。伴隨著航天技術的不斷進步，國內(nèi)從事相關領域研究的技術隊伍不斷發(fā)展壯大。我國衛(wèi)星抗輻射加固技術研究已逐步形成了具有中國特色的技術研究體系，取得了眾多的理論研究和工程應用成果。形成的各種輻射效應與損傷分析工具、從器件到系統(tǒng)級軟硬件抗輻射設計方法、各類輻射效應模擬試驗規(guī)范和評估方法、加固工程設計指南等已在我國各類衛(wèi)星和航天器型號研制中發(fā)揮了重要作用。抗輻射加固技術研究成果為“核高基”等國家重大項目的成功實施提供了堅實的技術基礎，為“二代導航”“載人航天”等國家重大工程的建設提供了有力支持。目前，我國衛(wèi)星抗輻射加固技術研究地面模擬試驗設施建設已經(jīng)得到了國家的高度重視，各類空間輻射模擬裝置和依托國家大科學工程建設的輻射模擬裝置必將為開展衛(wèi)星抗輻射加固技術研究提供更加有利的條件，極大地促進了抗輻射加固技術的持續(xù)發(fā)展。

從“八五”計劃開始至今，我國衛(wèi)星抗輻射加固技術預先研究一直得到原國防科工委、原總裝備部和裝備發(fā)展部的領導、關心和支持。我有幸經(jīng)歷了這段歷史，親眼見證了我國衛(wèi)星抗輻射加固技術從起步到發(fā)展成較完整技術體系的艱難歷程。在此期間，我參與組織和領導了多個五年計劃的衛(wèi)星抗輻射加固技術預先研究規(guī)劃編制和項目論證等技術研究工作，對我國衛(wèi)星抗輻射加固技術研究取得的巨大進步和獲得的成果感到由衷的高興。遺憾的是，這些衛(wèi)星抗輻射加固技術的研究成果一直處于分散、零碎的狀態(tài)，缺乏全面系統(tǒng)的科學總結。這與航天工程的迫切要求形成了明顯反差。

由航天科技圖書出版基金資助出版的本書是目前比較系統(tǒng)全面地介紹衛(wèi)星抗輻射加固技術基本概念、空間輻射環(huán)境、輻射效應與損傷機理、抗輻射加固設計以及模擬試驗方法與加固效果評估等專業(yè)知識的專著。本書作者及其研究團隊作為我國衛(wèi)星抗輻射加固技術研究和應用的骨干力量，長期奮戰(zhàn)在航天工程一線，在繁重的基礎技術研究和型號研制任務的過程中，完成了這本專著，其踏實、勤勉的作風令人欽佩。本書的作者都是我長期共事的同事和戰(zhàn)友，他們身上表現(xiàn)出來的以國家任務需求為己任、科學求實和自主創(chuàng)新的科學精神深深地感動了我，這種作風是 “兩彈一星”精神傳承的生動體現(xiàn)。

本書是作者的長期研究成果和工程應用的總結，具有很強的技術前瞻性和工程實用性，可作為從事航天器工程管理、設計、試驗人員的參考用書，也可供相關領域?qū)�業(yè)人員、大專院校相關專業(yè)學生學習借鑒。我相信本書的出版必將使相關領域人員獲益，必將有力推動衛(wèi)星抗輻射加固技術研究在我國航天強國建設中發(fā)揮越來越重要的作用，我也期待有更多、更好的此類著作問世。

2020年10月于北京

前言

航天器長期運行在空間輻射環(huán)境中，空間輻射效應是影響其在軌壽命、可靠性的關鍵因素。衛(wèi)星抗輻射加固技術是為提高衛(wèi)星在空間輻射環(huán)境中的長期可靠運行能力所形成的關鍵基礎技術，其研究目的是確保衛(wèi)星在壽命期內(nèi)不因空間輻射效應導致功能異常、壽命縮短或任務失敗。衛(wèi)星抗輻射能力是衛(wèi)星系統(tǒng)設計的綜合水平體現(xiàn)，其要求衛(wèi)星設計師掌握必要的衛(wèi)星抗輻射加固技術知識，并且在進行設計時，要在器件、材料以及成本限制等條件下滿足衛(wèi)星系統(tǒng)任務對抗輻射性能的要求。隨著航天器技術的發(fā)展和航天器性能的不斷提高，更加先進的電子系統(tǒng)和傳感器的應用愈發(fā)普遍，其空間輻射損傷機理和影響更為復雜，對加固技術的要求也更高。因此，掌握空間輻射效應的機理并采取合適的抗輻射加固技術是確保航天任務成功的重要技術保證。

衛(wèi)星抗輻射加固技術是伴隨空間技術發(fā)展起來的一門新興多學科交叉技術，涉及航天器設計、空間物理、輻射物理、微電子、材料、計算機等多個學科，具有鮮明的工程特色，是空間系統(tǒng)在軌高可靠、長壽命穩(wěn)定運行的關鍵基礎技術，對衛(wèi)星性能提升和成本優(yōu)化具有重要影響。我國國內(nèi)開展衛(wèi)星抗輻射加固技術的研究已有40多年的歷史，它在為我國各類航天器在軌運行提供技術支持的同時，也促進了眾多交叉學科技術的發(fā)展。隨著我國空間技術的飛速發(fā)展，國內(nèi)從事衛(wèi)星抗輻射加固技術相關研究的技術隊伍不斷壯大，急需一本系統(tǒng)地介紹衛(wèi)星抗輻射加固技術的專著，幫助衛(wèi)星抗輻射加固技術的從業(yè)人員全面了解相關技術領域的基礎理論知識和研究概況。

為此，國內(nèi)長期從事衛(wèi)星抗輻射加固技術研究的多位專家在原內(nèi)部出版物《衛(wèi)星抗輻射加固技術手冊》的基礎上，經(jīng)過數(shù)年研討修改，聯(lián)合編寫了本書。本書在系統(tǒng)介紹相關理論知識的同時，結合了作者及其研究團隊的研究成果和工程實踐經(jīng)驗，從空間輻射環(huán)境、輻射效應及其分析方法、輻射效應防護、加固性能試驗評估等方面，系統(tǒng)介紹了衛(wèi)星抗輻射加固技術的基礎知識、基本原理和基本方法，以介紹衛(wèi)星抗空間天然輻射效應及其加固技術為主，同時對衛(wèi)星抗人為輻射環(huán)境效應及其加固技術進行了概要介紹。全書由王立統(tǒng)稿，各章節(jié)主要作者如下：

第1章緒論——王立

第2章空間輻射環(huán)境——蔡震波

第3章空間輻射效應——楊生勝，王立，于慶奎

第4章輻射效應分析技術——蔡震波，曹州，王立

第5章抗輻射累積劑量效應加固技術——華更新，楊生勝

第6章抗單粒子效應加固技術——郭樹玲，張慶祥

第7章衛(wèi)星帶電效應防護技術——王立，秦曉剛，李凱

第8章空間輻射效應模擬試驗技術——于慶奎，曹州，秦曉剛

第9章空間輻射環(huán)境及效應在軌監(jiān)測技術——張慶祥，薛玉雄，李凱

第10章衛(wèi)星抗人為輻射加固技術——徐娜軍，高欣

我國衛(wèi)星抗輻射加固技術事業(yè)是由老一代航天技術專家奠基并開拓的。在本書出版之際，作者衷心感謝張國富、楊兆銘、胡其正、鮑百容、張永維、朱文明、王碧云、范景德、藍增瑞等航天專家在此領域做出的巨大貢獻和對本書作者的悉心培養(yǎng)。

長期以來，原總裝備部抗輻射加固技術專業(yè)組持續(xù)支持我國衛(wèi)星抗輻射加固技術預先研究和應用研究，呂敏院士、喬登江院士、陳雨生研究員等專家長期關心和指導相關研究工作，專業(yè)組組長范如玉研究員為衛(wèi)星抗輻射加固技術研究傾注了大量的心血，在他親自指導下，我國衛(wèi)星抗輻射加固技術研究，特別是衛(wèi)星系統(tǒng)抗輻射性能評估與試驗技術邁上了一個新臺階。另外，抗輻射加固技術專業(yè)組陳偉研究員、唐民研究員、衛(wèi)新國研究員、張力研究員、楊筱莉研究員、肖志強研究員、胡剛毅研究員等眾多專家對本書寫作給予了大力支持，在此一并表示最衷心的感謝。

感謝中國空間技術研究院錢學森空間技術實驗室王慧研究員、陳穎副研究員、黃小琦助理研究員為本書出版在素材收集和圖文處理方面做的大量工作。

本書可作為航天器設計、工程管理人員及相關領域研究人員的參考書，也可作為高校相關專業(yè)研究生參考用書。衛(wèi)星抗輻射加固技術隨著空間技術的發(fā)展還在不斷完善中，其作為一門多學科交叉和工程實踐性極強的技術，涉及內(nèi)容廣泛，由于作者水平有限，書中不足之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

作者

2020年10月于北京