以 Geant4 模擬銀河宇宙射線對 3U 立方衛星之影響

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Title:	以 Geant4 模擬銀河宇宙射線對 3U 立方衛星之影響
Authors:	許光中;汪愷悌
Date:	2021-10-30
Issue Date:	2021-12-21 12:11:38 (UTC+8)
Abstract:	近年來立方衛星因其造價以及製作難度較低的緣故，受到很多學校、研究單位和企業公司的歡迎。台灣在立方衛星的發展上也日漸茁壯，像是中央大學的飛鼠立方衛星、虎尾科技大學的堅果立方衛星以及騰暉等公司研製的玉山衛星，其中玉山衛星與飛鼠衛星已於 2021 年 1 月於美國發射升空。目前台灣發射的立方衛星都是在低軌道的範圍，不過相信台灣在有了成功發射立方衛星的先例後，將會開始把視野放到更遠的目標。本研究目的係模擬使用 3U 立方衛星探測地球磁層外之環境時，所受到高能粒子之影響。在地球磁層外持續存在且能量足以影響衛星的高能粒子主要為銀河宇宙射線 [1] 。本研究主要以探討銀河宇宙射線對於 3 U 立方衛星的輻射劑量為出發點，模擬使用二極體輻射劑量計測量銀河宇宙射線之情形 [2] 。進行模擬的工具會使用由歐洲核子研究組織聯合多國研究機構所開發的Geant4(GEometry ANd Tracking) [4], 係使用蒙地卡羅法的粒子傳遞套件，在應用上使用者可以基於自身要求設定結構、材料以及環境。本研究中所設計的立方衛星是由之鋁殼構成圖 1) 。二極體輻射劑量劑的 P 型半導體及 N 行半導體大小皆為 (圖2 。其中 P 行半導體與 N 型半導體的主要材料皆為矽，差別在於 P 型半導體材料中的百萬分之一加入硼； N 型半導體則加入砷。在環境方面，本研究基於銀河宇宙射線的資料，放入銀河宇宙射線所包含的所有粒子以及其在不同能量下之微分通量，從而模擬出銀河宇宙射線的環境。銀河系宇宙射線的資料來源取自 SPENVIS(Space Environment Information System) System)[4] , 係由比利時皇家太空航空院領導開發及維護的操作軟件。使用者可以在 SPENVIS 中作任務規劃和分析，其中也包含太空環境的資訊及不同環境狀況的模型。本研究銀河宇宙射線的資料來源取自 SPENVIS 中的 CREME86 銀河宇宙射線模型， CRÈME (Co s m ic R ay Effects on Microelectronics 係由美國海軍研究實驗室開發係用以評估銀河宇宙射線、太陽重離子等太空環境的有利工具 [ 5]。本研究將發表以上述工具模擬留存於二極體輻射劑量計之輻射劑量的初步結果。
Relation:	2021中華民國航太學會學術研討會摘要集
Appears in Collections:	[Graduate Institute & Department of Aerospace Engineering] Proceeding

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