Wolter‑I型X射线脉冲星探测器的空间环境本底分析

doi:10.7527/S1000-6893.2022.26599

Abstract

Abstract:

X-ray pulsar navigation has the characteristics of autonomy， anti-interference， security， etc. For the detection and recognition of X-rays pulsar signals， a new kind of Wolter-I X-ray pulsar detector is introduced. To evaluate the performance of the detector and improve its sensitivity， the Wolter-I X-ray pulsar detector is analyzed through Monte Carlo （MC） simulations. Firstly， based on the Space Environment Information System （SPENVIS）， the distribution and spectrum of various particles in the space radiation environment are be obtained. Secondly， the physical model of the Wolter-I X-ray pulsar detector is built in GEANT4， and the response of the detector to the particles including electrons， protons and helium is shown. Finally， taking the shading film of the detector as an example， the optimization method of detector is illustrated. The space radiation background of the optimized Wolter-I X-ray pulsar detector in 700 km on earth circular orbit is acquired. The simulation results show that the space radiation background of the optimized detector is 30.68 cts·s^-1.

Key words: pulsar navigation, X-ray detector, Wolter-I, Monte Carlo simulation, background estimation

CLC Number:

Jinsheng LIU, Bo WANG, Juan SONG, Wencong WANG, Jingjing LI, Zhenhua XU. Estimation of space radiation background of Wolter‑I X‑ray pulsar detector[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2023, 44(3): 526599-526599.

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参数	数值或设置
任务周期/年	1
轨道类型	地球圆轨道
远地点/km	700
近地点/km	700
倾角/（°）	60
升交点/（°）	76.49
近地点角/（°）	197.16
真近点角/（°）	35.92
轨道周期/h	1.65
1天轨道数目	14.58

粒子	能段	数目
电子	前半段	29 299 542
	后半段	3 388 824
质子	前半段	16 643 237
	后半段	12 759 685
氦	前半段	4 808 260
	后半段	3 570 660

序号	种类	能段	产生沉积能量数目	沉积能量为0.5~10.0 keV的数目	时间系数	归一化沉积能量数目/（cts·cm^-2·s^-1）	归一化沉积能量为0.5~10.0 keV的数目/（cts·s^-1）
1	电子	前半段	246 744	6 721	110	1 121.50	30.55
		后半段	148 742	596	6.0×10⁴	1.24	0.005

2	质子	前半段	475 126	375	1 500	158.38	0.125
		后半段	12 180 587	1 796	1.5×10⁷	0.41	5.99×10^-5

3	氦	前半段	59 961	32	1.2×10⁴	2.50	0.001 3
		后半段	3 333 560	444	2.0×10⁷	0.08	1.11×10^-5

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Estimation of space radiation background of Wolter‑I X‑ray pulsar detector

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08	2 000	100
09	2 500	100
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