模擬載人探月中航天員空間輻射風險評估

趙 磊 ，郭 祎祎，宓 東， 孫野青

（1.大連海事大學 環境系統生物學研究所；2.大連海事大學 物理系：大連 116026）

模擬載人探月中航天員空間輻射風險評估

趙 磊1，郭 祎祎1，宓 東2， 孫野青1

（1.大連海事大學 環境系統生物學研究所；2.大連海事大學 物理系：大連 116026）

空間輻射是長期載人航天飛行任務中影響航天員健康的重要風險因素。為了探求載人探月過程中對空間輻射的合理防護方式，文章借助空間輻射場模型對“嫦娥三號”飛行任務在不同質量厚度材料屏蔽下的艙內空間輻射環境進行了仿真計算，并確定了航天員各器官接受的空間輻射劑量、劑量當量以及有效劑量等輻射防護量以進行輻射風險評估。結果表明，隨著屏蔽厚度的增加，航天員的各組織或器官的吸收劑量和劑量當量以及有效劑量均明顯降低；采用質量屏蔽的方法對低于100 MeV的質子具有很好的防護效果，但對高能質子或重離子的防護效果不明顯。計算和分析顯示，載人探月過程中，只要采取適當的防護措施，航天員的空間輻射風險是可控的。

載人探月；航天員；空間輻射；風險評估；輻射防護；材料屏蔽

0 引言

我國的探月工程采取“繞、落、回”三步走的發展戰略，計劃于 2020年前完成[1]。相比于無人月球探測任務，載人探月任務重點圍繞“去、登、駐、用、回”以及“人”等方面進行研究，其中，“人”是載人探月任務的核心[2]。因此，確保“人”在整個任務期間的健康和安全成為首先要面對的問題[3]。

空間輻射是長期在軌飛行或實際在軌生存作業過程中影響航天員健康的主要因素之一[4]。美國航空航天局認為，空間輻射將有可能成為人類深空探測中的最大限制因素[5]。載人探月時，由于失去了地磁場的保護，航天器將直接暴露在銀河宇宙射線（GCR）和太陽粒子事件（SPE）等深空輻射環境中[6-9]。GCR是來自太陽系之外的帶電粒子流，主要由質子、α粒子、電子和高能重離子組成。重離子在GCR中通量較低，但其一般具有較高的傳能線密度（LET）。SPE是一種潛在的輻射危險源，其發生具有隨機性且頻率和強度與太陽活動周期有關：在太陽活動高年，發生SPE的可能性較大[5]。SPE主要含有大量的質子，其能量范圍為 10～1000 MeV。深空輻射環境的強度要比低地球軌道輻射環境高1個數量級甚至更多，可能會增加航天員患各種疾病（如癌癥、中樞神經系統損傷、白血病、白內障、生殖功能障礙、心臟病和退行性疾病等）的風險，威脅航天員的健康與安全[10]。

目前對于載人深空探測任務的空間防護，國際上一般采用被動防護的方式，即使用一定質量厚度材料屏蔽的方法來降低航天員接受的劑量，從而盡可能地減少輻射危害[11]。這種增加艙體厚度的方法可以在一定程度上降低輻射劑量[12]，但對于含有高能重離子的GCR，其防護效果并不理想[13]。而且，高能重離子與艙體屏蔽材料發生相互作用，可產生大量的次級粒子，如反沖質子、次級中子和軔致輻射等[14]，這些次級粒子一般具有較強的生物學效應，對總劑量或者劑量當量也有重要的貢獻[5]。對于SPE的防護，Townsend等假設飛行中遇到大型的SPE，同時具有1972年8月發生的SPE（歷史上觀測到的注量最大的SPE）的通量和1959年2月發生的SPE（歷史上觀測到的能譜硬度最大的SPE）的能譜，在2和20g/cm2的鋁屏蔽厚度條件下，發現造血器官的吸收劑量分別可達4.40和2.62 Sv[15]。這樣的輻射劑量甚至會引起確定性輻射損傷，直接威脅航天員的生命安全。在上述 SPE發生的情況下，要使航天員接受的空間輻射劑量值控制在0.45 Sv以內，鋁屏蔽厚度需要達到50g/cm2[16]。由于航天器載荷質量的限制，屏蔽厚度的增加會使發射成本高昂。

本文借助空間輻射場模型對“嫦娥三號”飛行任務進行不同質量厚度材料屏蔽下艙內空間輻射環境仿真計算，并進一步模擬粒子在航天員體內的輸運過程，對航天員各器官接受的空間輻射劑量、劑量當量以及有效劑量等輻射防護量進行預估。

1 模型與方法

1.1 空間輻射場模型

空間電離輻射場模型主要提供GCR和SPE粒子的能量分布和空間分布，這是計算不同厚度屏蔽下艙內輻射環境和航天員各器官接受的輻射量的基礎。本文采用中國科學院空間中心空間環境研究室研發的空間環境效應仿真分析軟件[17]，仿真計算載人探月過程中的艙外空間輻射環境，主要包括GCR和SPE中不同原子序數（1～92）粒子的微分和積分能譜等。該軟件嵌套的銀河宇宙射線模型和太陽質子事件模型，其預言與實際測量結果符合較好，且相對于國際上其他通用模型（如Cosmic Ray Effects on Micro-Electronics 96，CRèME 96[18]等）可輸出更多有價值的信息。

本文采用“嫦娥三號”的軌道參數。2013年12月1日17:30（Coordinated Universal Time, UTC，下同）“嫦娥三號”探測器于西昌發射場發射后直接進入奔月軌道，12月6日9:53進入月球軌道，12月14日01:00左右著陸月球表面。本文擬假定的任務周期為30 d，也就是到2013年12月31日17:30為止。根據美國國家海洋和大氣局空間環境服務中心發布的監測數據，發現在該任務期內的12月28日21:50至23:15內，發生一次SPE，其大于10 MeV的質子流量為29 pfu（p·cm-2·sr-1·s-1），有關詳情可參見網站http://umbra.nascom.nasa.gov/SEP/。

1.2 載人航天器質量厚度分布模型

國際上經常采用的質量厚度分布模型的建立方法主要包括計算機輔助設計建模法和射線實驗法[19]。由于航天器體積龐大，無論用哪種方法都會使問題都過于復雜，所以本文選用球形艙壁作為載人航天器簡化模型。

載人航天器一般采用鋁、聚乙烯、水等輻射防護能力已知的屏蔽材料，其質量厚度一般都大于1g/cm2。考慮載人航天器艙體載荷及耗資等因素制約，本文選取鋁作為艙壁材料。此外，載人航天任務中，一般將材料分成3個等級：1）航天服等級，等效鋁質量厚度為1g/cm2；2）航天器屏蔽等級，等效鋁質量厚度為5g/cm2，屏蔽材料薄時為2g/cm2；3）高屏蔽等級，等效鋁質量厚度為10～50g/cm2，該屏蔽厚度一般用于防護大型 SPE對航天員造成的損傷或危害[20]。因此，本研究設置了8種不同厚度的等效鋁材料屏蔽，分別為 0、1、2、5、10、25、50和100g/cm2。這種簡化的等效策略可以大致模擬載人航天器的質量厚度分布，其中，0g/cm2表示沒有屏蔽材料防護，即艙外暴露的情況。

1.3 數字化人體模型

人體輻射劑量的計量是輻射防護領域的一個研究重點，目前人體組織或器官的輻射劑量一般通過模擬計算得到。而數字化人體模型是輻射劑量模擬計算中重要的組成部分[21]，其構造方法主要有數學模型和體素模型[22]。數學模型是指將人體抽象成若干簡單幾何體的組合，這種模型最早由美國橡樹嶺國家實驗室建立，迄今已建立了很多類似且更符合真實解剖結構的模型[21]。體素模型是指把人體劃分為大量的小體積單元（體素），通過核磁共振成像、計算機斷層掃描或切割斷層圖片得到各體素所屬的組織器官，依此建立數字化人體解剖結構[23]。由于數學模型的局限，近些年來，研究人員更加關注體素模型的研究。為了能夠更加準確地計算中國人的不同組織器官受輻射后的劑量值，國內在建立中國人體素模型方面已取得了一些重要的進展[21,24]。

本文采用清華大學工程物理系建立的體素模型[24]，它包括中國成年男性參考人體素模型（Chinese reference adult male voxel model, CRAM）和中國成年女性參考人體素模型（Chinese reference adult female voxel model, CRAF）。以CRAM為例，這是基于中國成年男性體素模型的彩色照片數據集所建立，該男性身高170 cm，體重65 kg[25]。CRAM采用了1 mm厚度切片（調整后體模橫向水平分辨率為1.741 mm × 1.741 mm），共計1759個斷層來建立男性初始體素模型，劃分出80個不同組織或器官，包含了超過6 × 109個體素。需要指出的是，CRAM和CRAF劃分出的組織或者器官并不是一一對應的，部分組織或者器官只有在特定的數字模型中才能識別出來，具體可參考文獻[24]。該模型結合粒子輸運程序，可用于評估人體受空間輻射的劑量，適合于中國人的輻射防護實際工作[25]。

1.4 空間輻射劑量的計算方法

本文中空間輻射劑量的計算參考了張斌全等[26]所述的方法進行。計算的基本過程為：通過隨機抽樣，把抽出粒子的位置、方向、能量和原子序數等信息作為輸入，計算粒子穿過人體數字模型各體素時的LET和輻射品質因數，進一步得到粒子在各體素中的沉積能量、吸收劑量和劑量當量。

假設粒子在體素內穿過的長度為 Δd（μm），將其分成n等分（本文中采用n=100），令Δx=Δd/n，那么粒子在體素i內沉積的能量ΔEi可表示為

式中Lj表示粒子的LET值。在此基礎上，體素i的吸收劑量Di可表示為

式中mi表示體素i的質量。進一步，可計算體素的劑量當量Hi，

式中Qi為入射到體素i的粒子的輻射品質因數。

與張斌全等所述的方法[26]不同的是，本文采用Bethe-Bloch公式[27]計算LET值Lj，并根據國際輻射防護委員會（International Commission on Radiological Protection, ICRP）60號出版物[28]定義的品質因數計算Qi，其具體公式為

然后，對組織或器官T的所有體素的吸收劑量和劑量當量求和，得到組織或器官的吸收劑量DT和劑量當量HT。本文采用ICRP 60號出版物[28]中推薦的組織權重因數ωT，對于ICRP沒有推薦的器官，采用CRAM和CRAF中的器官的質量大小進行校正得到。最后，航天員接受的有效劑量（effective dose,E）可表示為

2 結果與討論

2.1 不同鋁屏蔽厚度下艙內空間輻射環境

本文借助空間輻射場模型對 30 d的載人探月任務在不同質量厚度鋁材料屏蔽下載人航天器艙內空間輻射環境進行仿真計算。其中，發射和著陸月球等過程按照“嫦娥三號”任務進行，共計約13 d7.5 h；在月面駐留的時間約為16 d16.5 h。在進行仿真計算時，考慮的航天員在月面駐留所接受空間輻射量比空間飛行減少了一半，因為月球本身可提供2π立體角的防護層。“嫦娥三號”發射后直接進入奔月軌道，因此本文忽略了地磁捕獲帶輻射對載人航天器艙內空間輻射環境的影響。經過仿真計算，得到質子和重離子的微分和積分能譜，如圖1和圖2所示。可以看出，質子和重離子的微分和積分能譜存在很大不同。

圖1 30天模擬載人探月中不同鋁屏蔽厚度下質子和重離子的微分能譜Fig.1 Differential energy spectrum of the proton and heavyion radiations under different shielding thicknesses of aluminum in the 30-day simulated mission of the manned lunar exploration

圖2 30天模擬載人探月中不同鋁屏蔽厚度下質子和重離子的積分能譜Fig.2 Integral energy spectrum of the proton and heavy-ion radiations under different shielding thicknesses of aluminum in the 30-day simulated mission of the manned lunar exploration

對于沒有屏蔽材料防護的情況，即艙外的空間輻射環境，質子的通量在能量低于10 MeV時比較穩定，約為 107cm2·MeV/n；當能量介于 10～100 MeV之間時，質子的通量逐漸下降；當能量大于100 MeV時，質子的通量急劇下降（見圖1(a)和圖2(a)）。隨著鋁屏蔽厚度的增加（0～100g/cm2），能量低于100 MeV質子的通量明顯下降，且質子通量的下降程度與屏蔽厚度直接相關。這主要由于能量低于100 MeV的質子大部分可以被鋁材料屏蔽。而對于100～450 MeV的質子，厚度小于5g/cm2的鋁材料屏蔽效果較差，需要較大的鋁屏蔽厚度降低其通量。對于能量高于450 MeV的質子，增加鋁屏蔽厚度的方式并不能降低其通量，因此達不到防護的效果。

從不同鋁屏蔽厚度下重離子的微分和積分能譜（圖1(b)和2(b)）可以看出，對于艙外空間輻射環境，重離子的通量明顯低于質子通量2個數量級，約為質子通量的 1%。與質子能譜相同的是，低于100 MeV/n的重離子，在屏蔽厚度小于10g/cm2時，隨著鋁屏蔽厚度的增加，其通量顯著降低；而當屏蔽厚度大于10g/cm2（10～50g/cm2）時，并未觀察到其通量的明顯降低，這說明對于重離子，并不能單純地靠增加屏蔽材料厚度的方式加以防護。McCormack等人的計算結果表明，在屏蔽厚度小于10g/cm2時，初級粒子的劑量貢獻遠高于次級粒子；在屏蔽厚度達到10g/cm2以上時，初級和次級粒子的劑量貢獻就大體相同了[29]。這一計算結果與本文的計算結果一致，即隨著屏蔽材料厚度增加，其能譜通量并未顯著下降。這主要是由于重離子與材料本身發生了一系列的核反應[14]，產生了次級輻射，如反沖質子、次級中子和軔致輻射等。此外，不同的屏蔽厚度下，高于350 MeV/n的重離子的通量并未發生明顯改變，這與質子的情況一致，說明靠增加屏蔽厚度的物理防護方式并不能阻擋高能重離子。這主要由于能量高的離子射程一般較大，所以需要研究新型的防護方式，如新型防護材料[28]和主動防護設備[16]等。

總之，在模擬30天載人探月過程中，不同厚度的鋁材料屏蔽對重離子的防護效果不如對質子的防護效果。也就是說，在 SPE發生時，可通過適當厚度的材料屏蔽進行防護。一定厚度的材料將阻擋大部分能量低于100 MeV的質子輻射，從而減小航天員的急性損傷。而對于重離子輻射，由于其可能與艙壁材料發生核反應等產生次級輻射，盡管采取了不同的屏蔽措施，在大于10g/cm2的防護厚度時，輻射通量并未顯著改變，高能重離子及次級粒子將不可避免地進入艙內，且擊中細胞后會產生較嚴重的生物學效應（如DNA斷裂[30]和染色體畸變[31]等）。此外，重離子輻射存在累積效應，長時間低通量的重離子輻射亦可能造成航天員組織器官嚴重損傷。因此，對于長時間的載人探月任務，必須考慮其他方法進行高能重離子的防護，如開展生物學對抗中輻射防護劑的研究[32]等。

2.2 航天員組織或器官的吸收劑量

根據體素模型CRAF和CRAM，以及空間輻射劑量的計算方法，本文仿真計算了30天載人探月過程中不同鋁屏蔽厚度下女性和男性航天員各組織或器官的吸收劑量，其結果見表1和表2。可以看出，在不同鋁屏蔽厚度下，女性航天員各組織或器官的吸收劑量略微低于男性航天員的對應值。總的來說，女性和男性航天員各組織或器官的吸收劑量差異較小，吸收劑量的相對大小較為一致。因此，下面主要以女性航天員各組織或器官的吸收劑量為例，進一步分析不同屏蔽厚度的作用。

表1 基于CRAF計算30天模擬載人探月過程中不同鋁屏蔽厚度下女性航天員各組織或器官的吸收劑量Table 1 Absorbed doses of different organ based on CRAF under different shielding thicknesses of aluminum in 30 d simulated manned lunar exploration for female astronaut

表1 （續）

表2 基于CRAM計算30天模擬載人探月中不同鋁屏蔽厚度下男性航天員各組織或器官的吸收劑量Table 2 Absorbed doses of different organ based on CRAM under different shielding thicknesses of aluminum in 30 d simulated manned lunar exploration for male astronaut

從表1可以看出，女性航天員的不同組織或者器官的吸收劑量均隨著屏蔽厚度的增加而明顯下降。其中，相比于艙外輻射而言，1g/cm2的鋁屏蔽能使不同組織或器官的吸收劑量降低約 3個數量級。這主要是由于占主要成分的質子輻射等可以被屏蔽材料有效阻擋。根據“阿波羅”系列飛船登月的實際測量值，皮膚吸收劑量的最大測量值為1.27 mGy/d[33]，略高于本文的仿真結果，這可能是由于仿真的條件和實際飛船的屏蔽厚度不一樣導致。對于5g/cm2的鋁屏蔽，不同組織或器官的吸收劑量較1g/cm2的鋁屏蔽下降了約1個數量級。當鋁屏蔽厚度為10～100g/cm2時，各組織或器官內的吸收劑量進一步降低。這也說明了采取適當的屏蔽措施可有效降低航天員各組織或器官內的吸收劑量。

2.3 航天員組織或器官的劑量當量

由于空間輻射引起的損傷還與LET有關，不同LET的輻射品質因數不同[28]，因此需要結合吸收劑量值計算分析航天員各組織或器官的劑量當量與有效劑量。模擬30天探月過程中，不同鋁屏蔽厚度下女性和男性航天員各組織或器官的劑量當量如圖3和圖4所示。

圖3 基于CRAF計算30天模擬載人探月中不同鋁屏蔽厚度下女性航天員各組織或器官的劑量當量Fig.3 Different dose equivalents based on CRAF under different shielding thicknesses of aluminum in 30 d simulated manned lunar exploration for female astronaut

圖4 基于CRAM計算30天模擬載人探月中不同鋁屏蔽厚度下男性航天員各組織或器官的劑量當量Fig.4 Different dose equivalents based on CRAM under different shielding thicknesses of aluminum in 30 d simulated manned lunar exploration for male astronaut

與吸收劑量的計算結果（見表1和表2）類似，從圖3和圖4可以看出，不同厚度鋁屏蔽下各組織或器官的劑量當量都分別明顯下降，且性別之間差異不大。

由圖3可見，在艙外暴露的條件下，女性航天員的肺、肌肉、肝、骨、皮膚和腦組織或器官中，劑量當量均超過1 Sv。其中，腦組織中劑量當量達1.623 Sv，超過美國輻射防護與測量委員會（National Council for Radiation Protection and Measurements, NCRP）132號報告中規定的30天低地球軌道飛行期間中樞神經系統所接受劑量當量的限值（0.5 Sv）[34]。由于腦中輻射劑量的累積可以引起中樞神經系統損傷，嚴重影響航天員工作效能，所以應重點加以防護。此外，相比于艙外輻射而言，1g/cm2的鋁屏蔽能使組織或器官中劑量當量降低約3個數量級，約是mSv級別，即1g/cm2的鋁屏蔽下，組織或器官中劑量當量率約為0.1 mSv/d，這略微低于“神舟五號”和“神舟六號”的0.5～1 mSv/d[33]。這主要是由于該系列飛船處于低地球軌道，受到地磁捕獲帶輻射的影響。隨著屏蔽厚度的進一步增加，其劑量當量繼續降低，在鋁屏蔽厚度為 5g/cm2時降為0.1 mSv級別，在10g/cm2時降為0.01 mSv級別。但在1g/cm2的鋁屏蔽條件下，女性航天員肌肉組織中劑量當量為24.1 mSv，在5和10g/cm2的鋁屏蔽時其劑量當量分別降低為mSv和0.1 mSv級別。因此，對于不同的組織或者器官應采取不同的屏蔽厚度防護策略，以應對復雜的空間輻射環境。

由圖4可見，在艙外暴露條件下，男性航天員的肺、紅骨髓、肝、皮膚和腦組織或器官的劑量當量超過1 Sv；其腦組織中劑量當量達1.891 Sv，超過NCRP 132號報告規定的限值[34]，且高于女性航天員，說明男性的中樞神經系統受損傷的可能性略大于女性航天員。

此外，在艙外暴露條件下，男性航天員的皮膚、心臟和紅骨髓中的劑量當量分別為 3.456、0.885和1.230 Sv，均超過了NCRP 132號報告規定的限值[34]。在鋁屏蔽厚度為1g/cm2時，這些組織或器官的劑量當量均下降為mSv級別（1.010～3.414 mSv）；鋁屏蔽厚度為5和10g/cm2時，其劑量當量分別降低為mSv和0.1 mSv級別。

2.4 不同鋁屏蔽厚度下的有效吸收劑量

根據不同組織或器官的組織權重因數，本文進一步計算了女性和男性航天員在不同鋁屏蔽厚度下吸收的有效劑量，其結果如圖5所示。從圖中可以明顯看出，總體而言，女性航天員吸收的有效劑量均高于男性航天員。從這種意義上說，男性航天員的空間輻射風險低于女性航天員，因此，男性航天員更適合完成長期的深空探測任務。此外，從圖中還可發現，如果沒有任何防護，女性和男性航天員吸收的有效劑量均高于1 Sv，超過了NCRP 132報告中規定的人在1年任務期所接受的有效劑量限值（35歲女性和男性航天員分別為 550 和720 mSv）[34]。

圖5 30天模擬載人探月中不同鋁屏蔽厚度下各組織或器官有效劑量Fig.5 Effective doses under different shielding thicknesses of aluminum in the 30-day simulated mission of the manned lunar exploration

進一步研究發現，無論是女性還是男性航天員，隨著鋁屏蔽厚度的增加，其有效吸收劑量均明顯下降。相對于直接艙外暴露來說，在1g/cm2的鋁屏蔽條件下，女性和男性航天員吸收的有效劑量分別顯著下降到 16.19和 1.71 mSv；且在 2和5g/cm2的鋁屏蔽的條件下，有效劑量下降了1個數量級，分別為mSv和0.1 mSv級別。從這種意義上說，典型的航天器屏蔽（5g/cm2等效鋁）能有效地降低航天員的有效劑量，從而降低空間輻射風險。進一步增加鋁屏蔽厚度，雖然能使航天員接受的有效劑量急劇降低，但是隨之帶來的航天器載荷負擔不容忽視，也完全沒有這個必要。

3 結論

本文利用空間輻射場模型、載人航天器質量厚度分布模型和數字化人體模型，以及相應的空間輻射劑量的計算方法，仿真計算了不同厚度鋁屏蔽下載人探月過程中的空間輻射環境與航天員的空間輻射風險。結果發現，質量屏蔽的方法對于能量低于100 MeV的質子具有很好的防護效果；對于此能量范圍的重離子，當屏蔽厚度小于10g/cm2時，防護效能隨質量厚度的增加而增強，而當屏蔽厚度超過10g/cm2后，進一步增加厚度并不能有效降低輻射的通量。此外，質量屏蔽的方法對于高能粒子（450 MeV的質子或350 MeV/n的重離子）均沒有明顯的防護效果。進一步研究還發現，在艙外直接暴露的條件下，航天員的一些關鍵組織或器官，如腦和心臟等的劑量當量將超過NCRP 132報告中規定的限值；但是，在做適當的防護（＞1g/cm2）后，大多數組織或器官的劑量當量均降低到mSv量級。當然，在實際情況中，應對航天員的一些關鍵組織或器官予以重點防護。總的來說，模擬30天探月過程顯示，隨著鋁屏蔽厚度的增加，航天員遭受輻射的有效劑量會明顯地降低，因此只要采取合適的防護措施，短期載人探月過程中的空間輻射風險是可控的。相關研究可為載人探月過程中飛船和航天服的設計、航天員輻射風險的評估和防護措施的制定等提供理論支撐。

致謝

感謝馮宇波博士協助進行載人探月中空間輻射環境仿真與人體各組織或器官劑量仿真。

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（編輯：許京媛）

Space radiation risk assessment for astronauts in simulated manned lunar exploration

ZHAO Lei1, GUO Yiyi1, MI Dong2, SUN Yeqing1
(1.Institute of Environmental Systems Biology, Dalian Maritime University; 2.Department of Physics, Dalian Maritime University: Dalian 116026, China)

Space radiation is one of the most important risk factors for the health of astronauts in the long-term manned spaceflight.In order to develop reasonable space radiation protections in the manned lunar explorations, the space radiation field models are used to simulate and calculate the physical characterizations of the space radiation in the spacecraft cabin with different thicknesses of the shielding materials during the Chang’e-3 mission to the Moon, and the radiation doses, the dose equivalents and the effective doses of each organ of the astronauts are determined to evaluate the space radiation risk.The results show that the adsorbed doses, the dose equivalents and the effective doses decreases significantly with the increase of shielding thicknesses, and the mass shielding method has a very good protective effect for protons with energy below 100 MeV, while the effect is not significant for high energy protons or heavy ions.The calculation and analysis show that the space radiation risk of astronauts can be controlled in the manned lunar exploration mission as long as the appropriate shielding is adopted in the spacecraft or spacesuit.

manned lunar exploration; astronaut; space radiation; risk assessment; radiation protection; material shielding

V520.6; V527

：A

：1673-1379(2016)06-0571-10

10.3969/j.issn.1673-1379.2016.06.001

趙磊（1987—），男，博士學位，主要從事空間輻射風險評估及輻射生物物理模型等研究；E-mail: zhaol@dlmu.edu.cn。通信作者：孫野青（1959—），女，博士學位，教授，主要從事空間輻射生物學及其交叉學科的相關科學與技術等研究；E-mail: yqsun@dlmu.edu.cn。宓 東（1966—），男，博士學位，教授，主要從事空間輻射和微重力生物學效應的建模與損傷評估等研究；E-mail: mid@dlmu.edu.cn。

2016-07-08；

：2016-12-02

中國科學院空間科學戰略性先導科技專項“空間輻射誘變的分子生物學機制”（編號：XDA04020202-12）；國家自然科學基金項目“空間輻射和微重力影響dauer期線蟲DNA損傷修復的分子機制”(編號：31270903)；中央高校基本科研業務費專項資金項目“生物安全風險評估與預警”(編號：3132016330)。