国际空间站俄罗斯舱段调整BTN-M2设备配置，将继续开展中子与伽马辐射观测

2026年8月13日，在国际空间站ISS-75远征任务期间，俄罗斯航天员彼得·杜布罗夫和安娜·基基娜在国际空间站俄罗斯舱段“科学号”实验舱内，对BTN-M2科学设备进行了配置调整。

图1. 2026年7月30日至31日，国际空间站搭载的BTN-M2仪器探测到的伽马射线(能量低于500 keV，黑色曲线)、电子和正电子湮灭产生的511 keV光子(绿色曲线)以及高能中子(红色曲线)的剖面图。红色箭头指示了太阳质子事件(SPE)期间，国际空间站飞越地球高纬度地区时伽马射线通量增强的阶段。虚线表示根据地球静止轨道气象卫星GOES-18的数据，来自太阳的质子到达时间。资料来源：俄罗斯科学院空间研究所核行星学系

完成防护罩配置后，BTN-M2探测器将获得更开阔的观测视场，可探测国际空间站轨道飞行方向上的中子通量。在这一“前视”状态下，设备记录到的中子主要来自空间站前方地球高层大气，其产生与银河宇宙射线和太阳宇宙射线作用有关。相关通量会在空间站由赤道飞向两极时增强，并在由两极飞向赤道时减弱。

该探测器还将记录空间站内部由高能银河粒子和太阳粒子产生的次级中子。在目前的“前视”配置中，位于仪器视场内的美国舱段，是国际空间站可探测中子辐射的重要来源之一。

在2026年7月30日至8月13日的“开放”配置飞行期间，BTN-M2设备中的伽马能谱仪记录到一次明显变化：7月30日18时至23时(UTC)，国际空间站飞越地球南北极附近轨道段时，400—1000千电子伏特范围内的伽马辐射通量显著增加。

研究人员认为，这一极区伽马辐射增强现象，可能与当时发生的太阳质子事件有关。太阳质子流进入地球电离层和高层大气后，可引发相关辐射响应。在太阳活动平静时期，高地磁纬度地区的伽马射线主要由银河宇宙射线粒子与国际空间站周围大气及结构材料相互作用产生，这些粒子的平均能量通常高于太阳粒子。

不过，在7月30日的太阳质子事件期间，国际空间站轨道上中子通量以及511千电子伏特光子通量并未出现增加。511千电子伏特光子通常来自电子与正电子湮灭过程。这一结果表明，当次太阳质子事件产生的质子能量可能不足以在地球大气中触发产生中子和电子—正电子对的级联反应。

此次背景伽马辐射增强未对航天员构成辐射风险。资料显示，原因在于当次太阳耀斑强度相对较低，同时地球磁层在关键低纬度轨道段对太阳质子流起到了偏转作用。但对于未来超出地球磁层保护范围的载人深空任务，强太阳质子事件仍可能带来显著辐射风险。研究深空航天员辐射安全问题，正是BTN-中子实验的重要目标之一。

图2. 2026年7月30日19:00至23:00 UTC期间，国际空间站轨道极区伽马射线计数能量谱，红色曲线代表太阳质子事件(SPE)极大值，黑色曲线代表太阳活动平静期。箭头指示能量为511 keV的光子谱线，该谱线产生于电子和正电子湮灭过程中。数据来源：俄罗斯科学院空间研究所核行星学系

BTN-中子实验自2007年起运行，包含安装在“星辰号”舱外的BTN-M1仪器，以及自2024年12月起在“科学号”加压舱内运行的BTN-M2仪器。两套设备均由俄罗斯科学院空间研究所核行星学部门研制。该实验旨在研究近地空间中中子和伽马射线通量的时空变化，并测试面向未来载人深空飞行的中子辐射防护系统。