如题是很多卫星相关产品设计师经常提出的问题。对此没有简单的答案可以一言以蔽之需要综合考虑具体的空间辐射危害类型及其根源辐射粒子特性。空间辐射对卫星造成的危害主要是两大类一类是与产品寿命相关成正比的确定性累积辐射效应主要是电离总剂量效应TIDTotal Ionizing Dose和位移损伤剂量效应DDDDisplacement Damage Dose另一类是有一定发生几率的偶发随机性辐射效应典型的就是单粒子效应SEESingle Event Effects。以下以1100km高度、5年寿命的太阳同步轨道卫星为例分析说明典型的铝材料屏蔽效果。图1是针对电离和位移损伤剂量的屏蔽效果。对于确定性的累积辐射效应TID和DDD工程上预计设定的设计指标不确定度约为2倍左右一定幅度地降低辐射总剂量对于器件选用有利。从图中可见相对于卫星舱表面的高额剂量典型的3mm铝机箱屏蔽可将TID和DDD降低2个量级是非常有效和非常必要的进一步增加1~2mm屏蔽厚度可将TID降低40%、60%也有较明显效果继续增加至8mm以上TID仅再降低不超过10%效果不突出。因此针对近地卫星抗TID而言常用的数mm厚铝材料如图中兰色框所示可以较好地屏蔽阻挡占比较多的辐射带电子较大幅度地降低TID但是当铝材料厚度达到10mm左右时其对屏蔽阻挡辐射带中的高能量质子乏力TID减缓效果有限。再看图中对DDD的屏蔽效果在较宽范围内随着屏蔽厚度的增加对DDD的减缓幅度仅有TID减缓效果的约1/2性价比不高屏蔽防护设计任务艰巨。图1 电离和位移损伤剂量屏蔽效果图2是针对诱发单粒子效应的银河宇宙线LET谱的屏蔽效果。对于偶发随机性SEE工程上预计的在轨发生率不确定度约为1个量级成量级地大幅度降低SEE发生率对于器件选用和电路系统防护设计有益。从图中可见卫星基本的3mm铝屏蔽将LET谱强度降数倍~1个量级具有一定效果。进一步增加屏蔽厚度至10mm、20mm诱发SEE的LET谱强度降低三四成到一半左右效果不明显。图2 诱发单粒子效应的银河宇宙线LET谱屏蔽效果对于商业卫星大量使用的COTS器件辐射带质子也是诱发其发生SEE的主要根源。图3是针对诱发单粒子效应的辐射带质子能谱的屏蔽效果。从图中可见卫星基本的3mm铝屏蔽将诱发SEE的辐射带质子强度降低两到五成稍具效果。进一步增加屏蔽厚度至10mm、20mm诱发SEE的辐射带质子强度降低一两成到三四成效果不明显。图3 诱发单粒子效应的辐射带质子能谱屏蔽效果小结常见的数mm厚铝屏蔽对TID防护效果显著接近或超过10mm厚的铝屏蔽对TID防护性价比不高。数mm至数十mm厚铝屏蔽对DDD防护效果性价比不太高。更厚的铝屏蔽防护银河宇宙线和辐射带质子诱发SEE效果不明显。