保护航天员免受致命辐射的侵害，是任何深空载人任务设计者面临的核心挑战。即使是相对较低的辐射剂量，若长期暴露，也可能导致从中枢神经系统损伤到癌症等各种健康问题。但目前的解决方案都存在各自的局限性。为克服这些局限，最近一项新研究探讨了利用永磁体（及其相应的永磁场）来屏蔽部分辐射的可行性。
    首先，让我们来看看究竟是哪些具体的辐射类型如此危险。一种是银河系宇宙线（GCR），它持续不断、穿透力极强，且似乎来自四面八方。另一种是名为太阳粒子事件（SPE）的质子爆发——它本质上就是一场针对航天器的太阳风暴。这两种辐射都有可能摧毁任何深空飞船上的生物载荷——包括人类。

图片来自NASA。https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/hires/2026/could-permanent-magnet.jpg

    抵御这些辐射源最常见的方法，就是在辐射源与脆弱的生物系统之间放置大量物质。这种技术依赖于原子序数较低的材料，例如铝、聚乙烯，在大多情况下使用水。这种方法的问题在于重量。根据测算，要使航天员免受辐射的伤害，所需材料可能高达数十吨，成本极其高昂。
    还有一种方法是使用超导磁体，但它们需要持续的低温冷却，并且冷却系统和磁体本身都需要稳定的电源供应。如果其中任何一个组件的电源中断（例如，当宇宙射线中的带电粒子击中了晶体管），屏蔽装置将完全失效，航天员会赤裸裸暴露在辐射之下。
    为解决这些问题，研究者转而采用了一种折中方案——永磁体。这种技术原理已十分成熟，且无需任何电源即可运行。它们的重量也远低于其他方案。为了验证这一构想，研究人员制造了一组共1482块、每块尺寸为3×3×3厘米的永磁铁，并将它们全部装进一个1平方米的空间内。这个装置最终成功偏转了约20%的、能量范围在0.1至10 MeV之间的入射太阳粒子。
    从功能上看，这一数据反映了永磁体真正起作用的地方——偏转低能粒子。它们就像一个“高通”滤波器，让高能质子直接穿过，同时将低能粒子挡在一边。
    这一方案的最大问题在于，它根本无法阻挡银河系宇宙线。毕竟，后者杂乱无章且来自四面八方，因此防护作用非常有限。此外，质子撞击磁体本身也有可能产生“次级”辐射，例如：中子或伽马射线。
    尽管存在诸多缺点，但哪怕只有一点屏蔽效果也比完全没有好，而且在结合了这三种辐射防护技术的混合系统中，永磁体很可能会有广泛的应用空间。相关研究已发表在arXiv预印本平台上。

来源 / https://phys.org/news/2026-07-permanent-magnets-astronauts-solar-storms.html 国家空间科学中心