航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaFeb.152023Vol.44No.3ISSN1000-6893CN11-1929/V526599-1Wolter⁃I型X射线脉冲星探测器的空间环境本底分析刘金胜*，王博，宋娟，王文丛，李璟璟，徐振华山东航天电子技术研究所，烟台264670摘要：X射线脉冲星导航具有自主性强、抗干扰、安全性高等特点。针对X射线脉冲星辐射信号的探测与识别介绍了一款Wolter-I型X射线脉冲星探测器。为评估探测器的性能、提升灵敏度，对该Wolter-I型X射线脉冲星探测器开展了蒙特卡罗（MC）模拟研究。首先基于空间环境信息系统（SPENVIS）平台给出运行轨道中不同种类带电粒子的分布与能谱特征；然后采用GEANT4软件构建了Wolter-I型X射线脉冲星探测器的质量模型，模拟了探测器对电子、质子及氦等带电粒子的响应；最后以遮光膜参数优化为例说明探测器优化方式，并给出优化后探测器在700km地球圆轨道上的空间环境本底。结果表明优化后探测器的空间环境本底为30.68cts·s−1。关键词：脉冲星导航；X射线探测器；Wolter-I型；蒙特卡罗模拟；本底估算中图分类号：V11；V448文献标识码：A文章编号：1000-6893（2023）03-526599-09自主导航是未来航天器发展的核心技术和关键技术［1］。目前，基于全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）中低轨道的航天器已基本实现自主导航，但局限于导航卫星的轨道高度和电磁信号的辐射角约束，GNSS难应用于深空探测器的自主导航任务［2］。X射线脉冲星导航（X-RayPulsarNavigation，XPNAV）是利用脉冲星辐射的X射线信号对航天器进行定位、定姿、授时、测速的一种自主天文导航技术，具有导航精度高、安全性强、可自主运行等特点［3］，且可覆盖从低地球轨道直至行星际的整个宇宙空间［4］，是一种新兴的航天器自主导航技术，具有广阔的应用前景。随着X射线脉冲星导航技术的快速发展，高效率、高性能的X射线探测器成为航天器自主导航研究的重要内容。由于脉冲星距离远、辐射的X射线能量偏低、X射线掠入射角小、空间噪声大、探测器光学系统的加工装配精度要求高等问题，难以实现空间目标的高效率、高信噪比观测，因此发展高聚焦性能的X射线探测器是实现X射线脉冲星导航的关键之一［5］。近年来，具有空间本底噪声小、光学增益大的Wolter-I型X射线脉冲星探测器得到了广泛的关注与应用［6-7］。Wolter-I型X射线脉冲星探测器光学系统由一个抛物面反射镜和一个双曲面反射镜构成，利用共焦抛物面-双曲面的内反射面在相同焦距下缩小...
