# DESCSS
Dose Estimation by Simulation of China Space Station
中国空间站模拟剂量评估
## 空间辐射环境
### 轨道
1. 空间站轨道根数（`TLE`, `2022.05.11`）[^1]
```
1 48274U 21035A 22131.00000000 .00018566 00000-0 21317-3 0 9998
2 48274 41.4696 84.9802 0011517 308.1456 44.4159 15.61130380 58963
```
| 偏心率 | 倾角
deg | 升交点赤经
deg | 近地点辐角
deg | 平近点角
deg |
|:--------:|:------------:|:-----------------:|:-----------------:|:---------------:|
| 0.001152 | 41.4696 | 84.9802 | 308.1456 | 44.4159 |
2. 轨道参数
平近点角$M$与偏近点角$E$满足：
$$
M = E - e\cdot\sin{E}
$$
真近点角$T$与偏近点角$E$满足：
$$
\tan{\frac{T}{2}}=\sqrt{\frac{1+e}{1-e}}\tan{\frac{E}{2}}
$$
由此有：
| 近地点
km | 远地点
km | 倾角
deg | 升交点赤经
deg | 近地点辐角
deg | 偏近点角
deg | 真近点角
deg |
|:----------:|:----------:|:------------:|:-----------------:|:-----------------:|:---------------:|:---------------:|
| 379.2 | 393.8 | 41.4696 | 84.9802 | 308.1456 | 44.4167 | 44.4629 |
3. 生成轨道
使用`SPENVIS`的`Coordinate generators`生成预计轨道，总计30天，保存为`assets/orbit.csv`文件。
### 辐射环境
#### 银河宇宙射线[^2]
银河宇宙射线 (`GCR`，`Galactic cosmic rays`) 是从系外进入太阳系的高能带电粒子，其通量与太阳活动负相关，由质子、电子和完全电离的原子核组成。
以高能重带电粒子为主（可达到$10^{11}\ \mathrm{GeV}$），贡献绝大部分有效剂量。一般在太阳活动极小时最大（还取决太阳磁性）。各向同性，通量约为$1\sim10\ \mathrm{cm^{-2}s^{−1}}$
宇宙射线中还包含有所谓异常部分（`anomalous component`），星际间的中性粒子进入太阳系后，太阳辐射使其失去电子，离子太阳风作用和碰撞加速，其穿透地磁场的能力比其他宇宙射线更大，又可分为部分电离（`singly-ionized anomalous component`）和完全电离（`fully-ionized anomalous component`）。
考虑异常部分，我们使用`SPENVIS`+`CREME86`模型进行模拟，分别获取银河宇宙射线通量的最佳近似值（`M=1`）以及`90%`最坏情况下的银河宇宙射线通量（即实际情况大约只有`10%`的可能通量大于这一估计值，`M=3`）。
#### 太阳辐射[^3]
太阳辐射的主要来源是日冕抛射和太阳耀斑，具有明显的周期性，主要的周期有11年、22年等。太阳辐射以质子为主（`90~95%`），通量可达$10^9\ \mathrm{cm^{-2}s^{−1}}$；其次为α粒子（`5~8%`）。太阳活动较强时，质子的比例会上升。
使用`SPENVIS`+`SAPPHIRE`模型太阳质子和太阳α粒子任务期间总通量，置信概率为`95%`（即实际情况大约只有`5%`的可能通量大于这一估计值）。
#### 俘获辐射带[^3]
近地俘获辐射带被称为`Van Allen`带，是部分宇宙射线、宇宙射线与地球磁场和大气层作用产生的带电粒子被地磁场俘获形成的辐射带，分为内外两个辐射带。
电子能量可达$7\ \mathrm{MeV}$，质子能量可达$600\ \mathrm{MeV}$，重带电粒子可达$50\ \mathrm{MeV/u}$，绝大部分是中低能量。
使用`VDL`的`AE8/AP8`模型，计算轨道上的太阳活动极大时的俘获质子通量和太阳活动极小时的俘获电子通量，结果如下图所示。
对整个任务期间求均值，获得俘获质子/电子通量的能谱，同时使用`AE9/AP9`模型进行计算，通量略高于`AE8/AP8`模型。保险起见，采用`AE9/AP9`模型的结果。
AE8/AP8模型结果
AE9/AP9模型结果
