3D-Modell der Strahlung im Erdorbit?

Ich versuche, die erforderlichen Abschirmmassen abzuschätzen, um ein Strahlungsniveau auf oder unter der durchschnittlichen Erdstrahlung von 3 mSv pro Jahr auf verschiedenen Erdumlaufbahnen (LEO, MEO, GEO und 50000 km+) aufrechtzuerhalten.

Zunächst habe ich die Strahlungsschätzungsmethode, die zur Berechnung der geschätzten empfangenen Strahlung für die Apollo-Mission verwendet wurde, rückentwickelt , um die erforderliche Abschirmung in der höchsten (50000 km+) Erdumlaufbahn zu bestimmen.

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Mein zweiter Ansatz ist also, Zahlen zu verwenden wie:

und finden Sie eine Dosisleistung, die bei der intensivsten Strahlung (in mSv / h) erfahren wird, verknüpfen Sie sie mit dem Wert mit 3 * 10 ^ 8 [Einheiten?] Und verwenden Sie dann die anderen 10 ^ x-Werte als Skalierungsfaktor für die Dosisleistung auf diesen Bahnhöhen in mSv/h erfahren.

Und dann teilen Sie das mit den 7 cm Wasser, die zur Hälfte der Strahlung erforderlich sind, wie von KeithS in dieser StackExchange-Frage erwähnt .

Allerdings ist diese Methode

1. Berücksichtigt nicht die unterschiedliche Zusammensetzung der Strahlungsteilchen der verschiedenen Umlaufbahnen.
2. Berücksichtigt nicht die unterschiedliche Zusammensetzung der Strahlungsteilchen in der Abschirmwirkung.
3. Berücksichtigt nicht die Auswirkungen von Bremzstralung.
4. Ist aufgrund der ungenauen Daten sehr ungenau (1 statisches Bild)
5. Benötigt Überprüfung der Einheiten des verwendeten Bildes als Datenquelle.

Ein 3D-Modell, das die Strahlungsmessungen entweder in mSv oder Gy auf ein Volumen (Kugel) mit 1 kg Material als Funktion der zusätzlichen Abschirmmasse mit Dichte rho und einer Abschirmung von y Gramm/cm^2 umrechnet, würde dies erheblich verbessern Genauigkeit der Schätzung.

Die Daten sind verfügbar, wie aus den Abbildungen hervorgeht, aber ich kann kein solches Modell finden (ich verstehe, dass die tatsächliche Strahlung zeitabhängig ist, aber selbst ein Durchschnitt oder eine Instanz der Daten würde die Schätzungsgenauigkeit erheblich erhöhen.)

Kennen Sie solche Modelle?

Erste Iterationslösung: Konvertieren Sie in die erforderliche Abschirmungsstufe mit:

1. 1 Röntgen = 9,329664 mSv
2. 7 Gramm Abschirmung/cm^2 ergibt eine Halbierung der Strahlung
3. 3 mSv/Jahr = Ziel

Nachgeben

• ${(10 \cdot 9.33 \cdot 365 \cdot 24)}\cdot {(\frac{1}{2})}^{n_{worst}}=3$
• ${(1 \cdot 9.33 \cdot 365 \cdot 24)}\cdot {(\frac{1}{2})}^{n_{best}}=3$

Ergebend

-$n_{worst} = 18.06 -> t_{worst} = 18.06 \cdot 7 = 126.5 grams/cm2$-$n_{best} = 14.8 -> t_{best} = 14.8 \cdot 7 = 103.6 grams/cm2$

Unter der Annahme von Gold als Abschirmmaterial mit einer Dichte von$\rho_{gold}$= 19,3 g/cm^3, für die 1L-Kugel mit Radius$(\frac{4}{3} \cdot Pi \cdot r^3) =0.001 -> r_v = 0.062035 m =6.2035 cm$, die Abschirmmasse (-der 1 Liter nicht abgeschirmte Kugel) wird zu:

-Worst-Case-Masse =$(\frac{4}{3} \cdot Pi \cdot (r_v+\frac{t_{worst}}{\rho_{gold}}/)^3)-19.3=\frac{4}{3} \cdot Pi \cdot (0.062035+0.01 \cdot \frac{126.5}{19.3})^3)19300-19.3 =148.6 kg$

-im besten Fall Masse =$(\frac{4}{3} \cdot Pi \cdot (r_v+\frac{t_{best}}{\rho_{gold}}/)^3)-19.3=\frac{4}{3} \cdot Pi \cdot (0.062035+0.01 \cdot \frac{103.6}{19.3})^3)19300-19.3 = 106 kg$

Zweifel:

Gültigkeit von Annahme 1, die Umwandlung von Röntgen in mSv wird geschätzt auf: 10 bis a 100 [Röntgen/Stunde] = 0,01 bis 0,04 Gy/Stunde nach van Allen im Jahr 1958 . Wobei sich 0,01 bis 0,04 Gy/Stunde in 0,01 mSv pro 10 Röntgen statt 0,01 mSv pro 1 Röntgen wie angenommen umwandeln lassen.

Anwendbarkeit von Annahme 2: Die erforderliche Abschirmung wird in der Realität für verschiedene Umlaufbahnen optimiert, da beispielsweise Bremsstraling am effizientesten anders abgeschirmt wird als die hochenergetischen Protonen, was zu anderen Werten als den einfachen 7 Gramm/cm^2 führt.