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【天文在线】激光等离子体加速器复制出外太空空间辐射

太空辐射在地球上的一个实验室里被复制了 。 科学家使用激光等离子加速器复制了环绕我们地球的高能粒子辐射 。 这项研究有助于研究太空探索对人类的影响 ， 并产生更具弹性的卫星和火箭设备 。
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地球上的太空：科学家模仿太空的辐射 。 （科特西：斯特拉斯克莱德大学）
太空辐射是我们雄心壮志探索太阳系的主要障碍 。 来自太阳和深空的高能电离粒子对人类健康极其危险 ， 因为它们能直接穿过皮肤并储存能量 ， 不可逆转地破坏细胞和DNA 。 除此之外 ， 辐射还会对卫星和设备造成严重破坏 。
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虽然研究太空辐射影响的最明显的方法是将实验带入太空 ， 但这是非常昂贵和不切实际的 。 然而做相反的事情——在地球上产生类似的太空辐射——却异常困难 。 科学家已经尝试使用传统的回旋加速器和线性粒子加速器 。 不过 ， 这粒子只能产生单能粒子 ， 而单能粒子不能准确代表已发现的空间辐射中的宽能带粒子 。
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现在 ， 由英国斯特拉斯克莱德大学的伯恩哈德?希丁领导的研究人员找到了一个解决方案 。 研究小组使用杜塞尔多夫大学和卢瑟福阿普尔顿实验室的激光等离子加速器来产生宽能带电子和质子 ， 这些电子和质子是“范-艾伦带”中的典型粒子——这一辐射带是由地磁场产生的粒子辐射区域 。
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【【天文在线】激光等离子体加速器复制出外太空空间辐射】总之 ， 太空辐射是妨碍人类航天的关键因素之一 。
思克莱德大学BernhardHidding
从激光到等离子体
加速器的工作原理是将高能量、高亮度的激光束投射在面积仅几平方微米的薄金属箔靶上 。 “激光脉冲的能量之大 ， 所产生的电磁场能量甚至比比原子内部的库仑力大一个数量级 ， ”Hidding解释说 ， “因此金属箔靶被瞬间转换为等离子体 。 ”等离子体粒子被激光的强电场和其他等离子体的场加速 ， 被加速的程度取决于粒子的初始位置 ， 这个过程能够产生巨大的能量 。
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该研究团队使用电子敏感图像板、质子放射性色素膜和闪烁荧光屏研究了这些等离子体粒子 。 为了证明实验室制造出的辐射与外太空的空间辐射相当 ， 该团队请求美国宇航局（NASA）进行计算机模拟 。 “NASA的模拟方式是基于模型和测量的 ， 代表了我们目前已知最先进的知识 。 ”Hidding说 。
监控损伤
下一个任务是证明该系统可通过光耦合器测试粒子辐射来测试空间辐射的影响 。 光电耦合器件常用于在相互隔离的电路之间传输电信号 。 另外 ， Hidding和团队通过测量系统的电流传输比来监测辐射诱发的衰减作用 。
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美国《科学报告》杂志中所描述的概念验证实验有可能成为不需要离开地球研究空间辐射影响的重大突破 。 实验的下一步将制订用于测试电子设备和生物样本的标准 。 “毕竟 ， 空间辐射是人类航天飞行需要克服的关键障碍之一 。 ”BernhardHidding说 。
Hiddings表示 ， 斯特拉思克莱德大学新配备的激光器也将在未来的研究中发挥关键作用 。 “这是当今世界上平均功率最高的激光系统 ， ”该系统被安装在苏格兰等离子体加速器应用中心（SCAPA）的三个辐射屏蔽掩体中 ， 最多能发出七束光 。 “我们的研究目标是为空间辐射研究和测试开发出专用的激光束 ， 并将其用于英国等地不断发展的太空行业 。 ”
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