速讀：首次！嫦娥四號測得月表粒子輻射劑量

2019年1月3日，嫦娥四號探測器首次在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內成功軟著陸。其中有一臺設備叫做「月表中子與輻射劑量探測儀」（LND）。

最近，這臺設備探測的月表粒子輻射劑量的研究成果發表在《Science》子刊《Science Advance》上。《Science》也就是翻譯為《科學》的學術雜誌（名字如此簡潔大家也能看出地位），是自然科學界首屈一指的雜誌，子刊指的是主刊旗下刊物。

月表中子與輻射劑量探測儀安裝的位置

粒子輻射劑量說的是什麼呢？望文生義，它就是月球表面（嫦娥四號附近）探測到各種各樣微粒在單位時間裡的數量。中子、帶電粒子（質子、電子、重離子）等等都在測量範圍內。

人類嘗試探索月球周圍粒子的歷史開始得非常早，1959年1月2日發射的「月球」1號攜帶了磁強計、離子腔和微流星體探測裝置，飛行途中，它測量了月球和地球的磁場、宇宙射線的強度，測量了地球輻射帶的外圍，還測量到太陽發射的等離子流——「太陽風」，並且探測到的月球周圍的太空中的磁場幾乎為零，這些太空中的性質都不是在地面使用望遠鏡能夠了解到的。它本來計劃一頭撞上月球，不過最後軌道計算得不太行，距離月球最近處約為5995公裡，這之後就「擦肩而過」離開了。接下來，人類多次用無人探測器、載人飛船登陸月球，攜帶的儀器能力也越來越強，有些以前技術不能測的粒子能夠測得到了，有些以前儀器解析度識別不到的粒子參量能夠識別出來了。嫦娥四號探測器的這臺月表中子與輻射劑量探測儀，是由中國科學院國家空間科學中心和德國基爾大學聯合完成，在國際上非常領先，月表實地的粒子輻射環境探測也是首次。

月表中子與輻射劑量探測儀外觀

從論文來看，嫦娥四號這次實測到月表的粒子輻射劑量率為13.2uGy/h(si)，其中，中性粒子（中子和伽瑪射線）的輻射劑量率為3.1uGy/h(si)，約佔總比例的23%，品質因子為4.3，粒子輻射劑量當量約為60uSv/h。

大家從新聞上也能讀到這些參數。這裡跟大家解釋一下，從單位來看，這裡指的是單位質量物質接收電離輻射的平均能量，單位對應的是焦耳·千克-1（J·kg^-1），而單位的專名是戈[瑞]（gray），符號Gy，也就是上邊單位中的Gy。暫時與SI並用的專用單位名稱是拉德，符號為rad。1Gy=1J·kg^-1=100rad，或1rad=10^-2　J·kg-1=10^-2Gy。它是描述電離輻射能量的量。當電離輻射與物質作用時，其部分或全部能量可沉積於受照介質中。 其單位是拉德(rad)，相當於1克物質接受1×10^-5焦爾的能量。1Gy=100rad。上文中另一個單位Sv讀作希沃特，1Sv=1J· kg^-1。

幾種輻射隨時間的變化

大家對這些名詞估計沒什麼概念。簡單對比來說，這種輻射的量大約是北京地面的300倍，是我們坐一次飛機時接收到的5到10倍。

這些測量結果，為我國後續的嫦娥計劃、特別是「載人登月」的實施提供了環境參數的參考，特別是設計航天員的輻射防護。