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化工仪器网 行业百态】能谱是描述粒子或辐射能量分布的一种方式，能够展示目标对象中放射性核素的种类、活度和辐射剂量状况，对于分析物质相态与结构、构建能量分布与能级结构关系、评估空间辐射环境有重要的意义。这也使得能谱在众多领域中都有着突出表现，尤其是在天文学领域，能谱更是扮演着至关重要的角色。
一方面，能谱仪可用于测量宇宙射线的能量分布和组成，这些射线来自宇宙中的各种天体现象，通过分析宇宙射线的能谱，可以了解宇宙的物理性质和演化历史；另一方面，能谱能够揭露宇宙中的高能粒子的产生机制、传播过程和相互作用规律，帮助科学家更好的研究。此外，能谱也是宇宙中空间辐射环境监测的重要手段。
而就在近日，该领域再次收获新成果。据悉，中国科学技术大学、中国科学院近代物理研究所、兰州空间技术物理研究所和德国基尔大学的科研人员合作，首次完整地构建了太阳高能粒子在火星空间的能谱，为火星空间辐射环境的监测打下基础。
据介绍，太阳高能粒子事件是由太阳爆发活动产生的最具破坏性空间天气事件之一，一旦发生，会直接威胁到在轨航天器和航天员的安全。与此同时，由于火星缺少磁场保护且大气稀薄，因此更容易受到太阳高能粒子的影响。换言之，构建太阳高能粒子在火星空间的能谱一定程度上能为火星探测任务中防辐射工作提供帮助。而此次研究人员则是利用中外高能粒子及辐射探测数据，结合火星大气粒子传输模拟，实现了完整构建太阳高能粒子在火星空间的能谱。
值得一提的是，在此之前，火星轨道上MAVEN卫星搭载的太阳高能粒子仪能够探测到能量在7MeV以下的质子通量，而如今天文一号搭载能量粒子分析仪探测器能够探测2-100MeV的质子的通量，极大程度地扩充了火星空间高能质子的能量监测范围，它们为此次研究提供了关键的数据支持。
据悉，火星轨道上的高能粒子探测器MANEN/SEP和MEPA测得了中低能段的质子能谱，火星表面的“好奇号”火星车的数据和火星粒子传输模拟反演得出更高能段的质子通量，研究人员通过使用双幂律函数对观测和反演的能谱进行拟合得到了此次太阳高能粒子事件在火星空间的1-1000MeV之间的完整的质子能谱，并计算了此次事件在火星轨道和火星表面引发的辐射剂量。得到的结果与轨道处的欧洲航天局的微量气体轨道飞行器和火星表面的“好奇号”火星车的实际测量值均定量相符。同时，这一结果也验证了天问一号能量粒子分析仪数据的可靠性和火星辐射传输模型的精准性，为未来类似事件研究提供了参考，同时凸显了在火星进行连续和协同辐射监测的必要性。太阳高能粒子能谱的构建和应用不断得到完善和发展的未来也值得我们期待。
参考资料来源：中国科学技术大学科研部
作者：小王
