干涉式光纤陀螺在空间环境下受粒子辐射、电磁场等多种物理场共同影响, 使角速度输出误差劣化。文章通过分析光纤陀螺磁场误差主要来源, 推导了光纤陀螺磁场误差模型。基于磁场误差模型探究辐射对磁场误差相关参数的影响, 建立辐射诱导磁场误差变化理论模型。在此基础上, 通过影响机理分析和实验验证, 确定辐射主要通过影响维尔德常数和光纤应力双折射进而影响光纤陀螺输出零偏。进一步地, 通过搭建小型化光纤陀螺样机, 对保偏光纤环进行辐射处理并进行了相应磁场误差测试。测试结果表明, 光纤陀螺磁场误差随辐射总剂量发生变化, 其变化规律符合辐射诱导磁场误差变化模型。

为了探究高能电子辐射与其初始位置间的关系, 依据拉格朗日方程构建了单个高能电子与高斯激光脉冲相互作用发生散射的模型, 并采用数值模拟的方法通过MATLAB获得了电子运动轨迹及散射光的空间辐射特性, 具体分析讨论了电子初始位置对空间能量辐射的影响。结果表明, 初始状态静止的高能电子经与线偏振紧聚焦强激光相互作用, 其在平面内沿+z方向先做振荡运动, 然后沿直线行进; 最大辐射能量及其辐射方向均受到电子初始位置的较大影响, 前者随电子初始位置朝z轴正向移动出现极大值, 而后者在方位角恒定的同时极角逐渐减小并最终稳定; 全空间最大辐射能量在电子初始位置位于(0,0,－7λ0)(λ0为激光波长)、极角和方位角分别为23.5°和180°时取得。此结果说明通过合理设置电子的初始位置可以获得强度尽可能大的辐射。

空间辐射基准对卫星观测气候变化的研究具有重要意义,空间辐射基准的建立不仅可以提高卫星自身观测的相对精度,而且还能通过基准传递来满足其他卫星的在轨溯源需求,用于基准传递的空间高光谱基准遥感器的光谱分辨率对传递相对精度有重要影响。分别利用MODTRAN模式和AER LBL模式的模拟结果作为高光谱遥感器的太阳反射波段和地球热发射波段的代理数据,分析了光谱采样对光谱辐射观测结果的影响以及光谱采样差异引起的辐射基准传递的不确定性。考虑5种下垫面和6种大气条件,对比了不同光谱采样间隔下光谱辐射的差异,并利用敏感性实验的方法,以MERSI-II为目标遥感器,评估了空间辐射基准交叉传递的光谱不确定性。结果表明:光谱采样间隔越大,光谱辐射的差异越大,在气体吸收区、绝对辐射低信号区、近紫外太阳光谱暗线区的最大辐射差异可达100%;在大气窗区,当太阳反射波段的光谱采样间隔优于4 nm时,基准传递的不确定性小于0.3%,当地球热发射波段光谱的采样间隔优于2 cm ^-1时,不确定性可小于0.1 K;在近紫外太阳光谱暗线区和气体吸收区,太阳反射波段的基准传递对光谱采样十分敏感,当采样间隔为4 nm时,中心波长为1.38 μm的通道的不确定性可达40%,当地球热发射波段在7.2 μm水汽弱吸收区时,光谱采样间隔优于0.8 cm ^-1才能满足不确定性小于0.1 K的需求。

使用最新版本的Space Radiation 7.0软件对典型卫星轨道（包括地球同步轨道、中地轨道和低地轨道）的空间辐射环境进行提取和计算,分析不同空间天气和屏蔽条件下的轨道离子通量-能量谱和通量-线性能量沉积（LET）谱特点。以一款SOI SRAM为例,结合地面加速器重离子试验获得的单粒子翻转截面-LET值关系曲线,预计该器件的在轨软错误率（SER）,并分析关键参数对预计结果的影响规律和内在机理。结果表明,使用Space Radiation软件的四种输入模式获得的预计结果可相差5倍左右；灵敏区厚度的增大导致在轨SER降低数个数量级,原因为灵敏区厚度的设置与灵敏区平均投影面积和符合条件的空间离子通量的大小直接相关；漏斗长度的大小对预计结果有一定的影响。最后,对SER预计模型的适用性和发展趋势进行了讨论。

分析了现行光学遥感仪器辐射定标方法的局限性,以满足定量化遥感的精度及多数据融合比对研究的需求.设计了以空间低温辐射计为初级辐射基准,以太阳为光源,包括太阳单色仪、太阳光谱仪、传递辐射计、太阳漫反射板等组件在内的可在轨溯源的光学遥感仪器辐射定标基准传递链路.首先以低温辐射计和太阳光源建立的光谱辐射基准定标传递辐射计和太阳光谱仪;然后利用传递辐射计定标太阳漫反射板,建立对地光谱辐亮度基准;继而将基准传递至地球光谱成像仪作为对地观测标准,从而实现对其它卫星光学遥感器的交叉定标.对光学遥感仪器辐射定标基准传递链路各个环节的分析显示,辐射定标基准传递链路的测量相对不确定度为0.75%.结果表明,以此辐射基准传递链路构建覆盖我国空天一体的遥感定标网络可为建立平行于地面基准体系的空间数据质量保障体系奠定技术基础.

通过对半导体激光器辐射效应的分析, 得到了器件在空间环境中的损伤规律和退火规律。根据辐射效应的特点, 将器件的性能退化表示为泊松过程与指数过程的结合, 建立了基于马尔科夫过程的可靠性模型, 利用一步概率转移矩阵获得了故障概率分布函数、可靠度函数以及平均故障前时间的计算方式。根据已有数据, 对半导体激光器在空间辐射环境中的性能退化过程进行了仿真, 得到了总测试时间为100000h时器件的故障概率分布曲线, 计算得出平均故障前时间约为42758.9h, 此时器件可靠度为0.451。分析了不同时间条件下器件的状态概率分布律, 结果符合器件性能退化的一般规律, 能够描述出器件的失效过程。

针对始终处于加电状态工作模式的半导体激光器，通过分析单个粒子对器件的辐射过程，将空间辐射效应离散的描述为所有单粒子造成辐射效应的累积。考虑到粒子到达服从泊松过程的特点，建立了半导体激光器空间辐射效应性能退化模型。推导了器件可靠度函数以及平均故障前时间的表达式。对InGaAs多量子阱激光二极管在高轨空间辐射环境中的性能退化过程进行了仿真，得到了器件的光功率退化曲线。结果表明光功率退化量与辐射时间近似成正比例关系。由此提出了同时考虑辐射与退火效应条件下，器件的光功率退化速率，通过拟合得出该速率与空间辐射平均剂量率成正比。获得了半导体激光器的可靠度曲线，进而计算了器件的平均故障前时间。

基于空间辐射和器件辐射效应的特点，选取正态分布对辐射的剂量率和单位辐射剂量造成的性能退化量进行描述，得到了卫星光通信系统中半导体激光器的可靠度函数。进而以高轨空间辐射条件为背景，对器件的性能退化量进行了模拟，在模拟数据的基础上利用最大似然估计法计算性能退化量的分布函数，得到了器件的可靠度曲线以及平均寿命。最后分析了减少测试时间，以较少的样本数量进行估计的可行性。

通过对半导体激光器在空间环境中辐射损伤机理的分析，得到了器件在辐射条件下的性能退化规律以及辐射过程中的退火规律。在此基础上，建立了辐射应力加速寿命实验模型，获得了故障时间、加速因子、故障概率分布函数、概率密度函数和平均故障前时间的表达式。模拟了三组应力分别为100、50和10 Gy/s情况下器件的性能退化数据，进而对加速寿命实验模型的参数进行了估算，求得器件在0.03 Gy/s的正常应力条件下的故障时间为43862 h。基于威布尔故障分布，利用应力为50 Gy/s的加速试验模拟数据，得到了器件的故障概率分布函数以及平均故障前时间，其平均故障前时间约为39755.8 h。