深空探测如何解决空间辐射问题？
谢邀。 空间辐射防护方面我知道些零星的皮毛，尝试回答一下。 航天器由空间辐射环境造成的故障中，充放电造成的比例是70%，辐射损伤和粒子翻转占的比例相对较小。而低地球轨道不考虑充放电，所以题主说的深空探测，主要就是考虑充放电，以及辐射损伤和单粒子翻转。 先说充放电。宇宙空间中充满了等离子体，比如太阳风、地球磁层等等，等离子体带电荷，又是良好导体，因此就会与航天器相互作用，使得航天器表面充放电，或者太阳能帆板供电泄露，甚至出现弧光放电等等。具体来说，带电粒子与航天器相互作用时，使得电荷在航天器表面积累，航天器局部出现电压，电压如果超过特定的阈值，就会引起非预期的放电，可能导致设备故障甚至损坏。 对空间充放电的防护措施，首先是任务层面的，然后才是技术层面的。 所以，我们看到的卫星、探测器，常常是金光闪闪的，那是为了防范空间充放电而包裹上的铝箔。当然，铝箔还有别的用处，比如用来做被动的隔热。 再说辐射损伤。主要是空间环境高能射线（例如宇宙射线）中能量较高的质子、氦核等原子核，与航天器物质的发生反应。比如高能粒子可以敲掉航天器材料的化学键，改变材料特性，或者直接与航天器物质发生原子核反应，引起核嬗变（从一种原子核变成另一种原子核，比如氮14被高能氦核砸一下，变成放射性的氧17以及一个质子）。 辐射损伤的防护就是用屏蔽层。一般来说，原子序数高的材料屏蔽效果好。而屏蔽层越厚，高能粒子穿透屏蔽层的几率越小。 最后说单粒子翻转。我们都知道，集成电路中的存储器靠电荷数来存储布尔数或者整数。当宇宙射线或者其他高能粒子穿透了航天器的外层材料，恰好打中集成电路的敏感区域，有可能造成电荷数错误，进而导致数字电路出错。这种故障和上面两种不一样，上面的故障是永久性的，而这里的单粒子翻转更像是软件的Bug. 读出速度越快、存储电荷深度越小的器件对这种错误越是脆弱。而且这种错误是偶发的，对一个器件同时发生两次事例的几率几乎可以忽略。因此，防范单粒子翻转的方法就是优化电路设计，比如加入校验、降低读出速度、增加深度（类似数码相机的CMOS，像素越大信噪比越好）等等。 综上所述，空间辐射防护有成熟的技术。要素是：1、对辐射环境建模；2、定位辐射过程和敏感部件；3、设计防护方法。但不管是增加铝箔、法拉第笼子、屏蔽层，还是使用抗单粒子翻转的电路，都是要增加成本的（航天器体积越做越大、重量增加）。所以最终的效果是成本增加、风险下降，所以最后也是一笔投入产出的账。
充电效应包括表面和深层充放电，对应电荷累积在表面或内部，表面充电现象尽管发生非常频繁，单对于目前深空探测，如月球探测的影响并不显著，即使飞船表面电位达到负数千V，飞船由此引发的故障并不普遍。深层充放电通常发生在大的地磁暴发生的时候，可能使得卫星失效，且多是大量高能电子注入导致的，所以高能电子也被称为杀手电子，对电介质的电导率及其厚度，以及屏蔽层的厚度都有关系，并不是越厚越好，设计时要通盘考虑到发射时间(太阳活动)，成本，或规避措施等。 辐射损伤是长期累积效应，通过加厚屏蔽层可以较为有效的克服。 目前最普遍的故障因素主要是单粒子效应。这种效应除了较为轻微的翻转现象外，还有栓锁，烧毁，击穿等较为严重的不可恢复现象。随着目前技术的发展，质子诱发的单粒子效应，在地球空间范围内已经得到较好的防护效果，而目前深空探测的对象尚未延伸到具比地球辐射带粒子辐射更强的行星，所以在目前技术水平下，单粒子效应多由宇宙线等高能重离子诱发，而且太阳活动低年，随着太阳磁场屏蔽的减弱，进入太阳系的银河宇宙线粒子增多，单粒子效应反而更普遍一些，这类现象通过加厚屏蔽层无法有效防护，是一种随机现象，但是好在严重事件几率非常非常低，简单的翻转现象是可以恢复的。 因此，设计时，还需要考虑发射的时段、经历的空间环境、目标的空间环境等，不同的时空范围，粒子辐射环境特征不同，需要区分。