在地面上，我们出远门时，常常会关注天气的变化，以免遭到日晒雨淋。同样，当航天员去太空前，也要关注空间环境预报，以便选择合适的发射窗口，在有利的空间环境中飞行，对不利的空间环境现象采取相应的防护措施。

　　自1957年10月4日第一颗人造地球卫星进入太空以来，空间环境对航天器的影响问题就备受科学界的关注，随着人类空间活动的日益增加，空间环境对航天员、航天器影响的重要性也日益突出。目前，全世界已经有500多名航天员进入太空，苏联航天员波利亚科夫创造了太空飞行437天的纪录。但是大量的科学实验证明，威胁航天员生存和身体健康的空间环境因素众多，稍有不慎，就有可能对航天员造成致命的伤害。

　　对航天员生存和身体健康产生不利影响的空间环境因素，主要有残留的高层大气和地磁场、地球重力场、高能带电粒子、空间等离子体（低能粒子）、太阳电磁辐射、微流星、空间碎片等。其中最受关注的，是空间电磁辐射和电离辐射。

　　（1）电磁辐射

　　电磁辐射是指能量以电磁波形式由辐射源发射到空间的现象。辐射无处不在，一直与我们“形影相随”。自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以上，都以电磁波的形式一刻不停地向外辐射能量。根据辐射源的不同，电磁辐射可以分为天然辐射和人工辐射两种，天然的电磁辐射来自于地球的热辐射、太阳热辐射、宇宙射线、雷电等。人工电磁辐射来自于广播、电视、雷达、通信基站以及日常电磁应用设备，如电脑显示器、电视机、微波炉、电磁炉等。

　　低剂量的电磁辐射，对人体健康的影响并不明显，但是当剂量超过一定限度时，就会逐渐出现负面效应。各国科学家经过长期研究证明，长期接受高剂量的电磁辐射，会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、心率失常、生殖能力下降等症，甚至引发癌症和死亡。空间电磁辐射强度要比地面高得多，因此，对航天员进行电磁辐射防护，是航天医学和工程专家必须要考虑的因素。

　　太阳是自然界中最大的天然辐射源。太阳表面温度近6 000K，由它发射出来的太阳辐射是连续的光能，并具有广阔的辐射线谱，包括X射线、紫外线、可见光和红外线等。地球周围的大气层对太阳辐射起着过滤作用，由于大气中臭氧、水蒸气、二氧化碳和尘埃的屏蔽作用，能够抵达地面的太阳辐射能量，比大气层外约减少30%。太阳爆发期间产生的X射线和射电电磁辐射，是平时的数十倍甚至数百倍，它们以光速穿过星际空间，大约8.3分钟到达地球，这是发生太阳粒子事件最早可探测到的信号。

　　太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动。从天文望远镜观测，耀斑只是太阳色球层和日冕层之间出现的耀眼斑块，但这种斑块会骤然出现，悄然消逝。太阳耀斑产生的强大辐射抵达地球时，剧烈的磁暴会对地球产生严重影响，使地球磁场受到扰动。在这种情况下，地面指南针会剧烈晃动，难以据此定向，鸟类无法根据地球磁场迁徙；地面短波无线电转播中断，无线电传真失灵；靠磁罗盘导航的飞机和轮船，也会出现方向失控。同时，每次太阳黑子和耀斑爆发时，会随之产生剧烈的太阳风，强大的电磁辐射携带高速带电粒子，如同密集的隐形炮弹，威胁载人航天器中的航天员以及民航飞机中旅客的生命安全，同时导致输电网络和变电设备因电磁干扰而超载或中断。

　　载人航天器的运行轨道恰好位于电离层的高度，在该高度上，强烈的紫外线被大气分子吸收，产生离子和自由电子。当电离层受到扰动时，会干扰无线电通信，同样也会干扰飞船和地面指挥中心的联系。

　　地球大气层能吸收57%的紫外线，因此到达地面的紫外线，强度已经大大降低。人类已适应低剂量的紫外线，但不能适应太空紫外线。紫外线对人体的危害是多方面的，对航天员来说，危害主要发生在眼睛。紫外线刺激眼睛，可引起眼睛发炎，严重时会烧伤眼底视网膜。航天员太空出舱时，要佩戴头盔，头盔上的面罩组合件，既可防护太阳辐射的危害，也能有效保证航天员的视觉功能。

　　载人航天器的金属座舱能对舱外的电磁辐射进行有效防护，因此舱内航天员受到的电磁辐射，主要来自于舱载仪器设备。通过控制舱载设备电磁辐射的泄漏，可以避免对航天员产生不利影响。

　　（2）电离辐射

　　电离辐射是引起物质电离的辐射。电离辐射种类很多，高速带电粒子有α粒子、β粒子、质子，不带电粒子有中子以及X射线、γ射线。电离辐射有三个基本来源，即地磁捕获的质子与电子，随机发生的强烈太阳辐射（太阳粒子事件，即SPEs），以及银河宇宙射线（GCR）。

　　银河宇宙射线是高速运动的粒子流，称之为初级宇宙线。银河宇宙射线含有79%的质子，20%的α粒子，1%的重金属原子核等。在地面，因地球大气层的屏蔽作用，银河宇宙射线能量大大降低，形成只有初级宇宙线能量1/50的次级宇宙线。太阳粒子辐射是太阳发射的高能粒子，主要是质子和电子，其次是α粒子，原子序数大于2的粒子较少。地磁捕获的质子和电子，相对而言能量较低，但却是航天员舱外活动时额外辐射的主要来源，这些质子和电子可以穿透舱外航天服及舱外机动装置提供的薄层屏蔽，因此，在航天员出舱活动时，需要对这种电离辐射采取防范措施。

　　20世纪初，挪威空间物理学家斯托默从理论上证明，在地球周围存在一个带电粒子捕获区。1958年，美国物理学家詹姆斯·范艾伦用美国卫星上的盖革计数器，第一次直接探测到地球周围存在高能带电粒子，从而证实了地球周围辐射带的存在，这个辐射带被命名为“范艾伦辐射带”。20世纪60年代初，范艾伦辐射带又被正式命名为磁层。从磁层的形状来看，磁层中的粒子好像是被地球磁场所束缚，并绕地球两极间的磁力线作螺旋形分布。

　　由于目前的载人航天器大多都在远低于范艾伦辐射带的近地轨道运行，电离辐射很大程度上被地球磁场屏蔽，即使剧烈的太阳粒子事件，在载人航天器飞行轨道上产生的效应也是微乎其微的。航天飞行的大量检测，也证明空间辐射对短期近地轨道飞行的航天员没有明显的危害（太阳活跃期除外）。但对于辐射问题，制定航天员出舱活动计划时仍然不能掉以轻心，因为范艾伦辐射带在南大西洋有一个异常点（突变点），即西经0°～60°和南纬20°～50°，在16～320千米高度上，地球磁场捕获的质子能量强度很高，超过30兆电子伏。对于一个在近地轨道飞行的载人航天器来说，特别是轨道倾角较高时，出舱活动计划必须把飞经南大西洋异常区域这个因素考虑进去，尽可能避开这个区域，以免出舱的航天员受到电离辐射的伤害。

　　太阳粒子事件是载人航天遇到的最主要空间辐射环境之一，大剂量的高能粒子会造成航天员的辐射损伤。太阳粒子事件的发生是随机的，但它的高峰发生年大约具有10～12年的周期。对于在低地球轨道飞行的载人航天器，地球磁场提供了有效的辐射屏蔽作用，但在执行登月和深空飞行任务时，由于脱离了地球磁场的防护，强烈的太阳粒子事件，可能使航天员受到的辐射剂量达到致死剂量水平。增加辐射屏蔽的厚度，可以降低舱内辐射剂量水平，但仍可使航天员发生急性辐射反应，如出现皮肤红斑、血象变化、白内障，甚至出现恶心或呕吐症状。另外，太阳粒子事件的高能带电粒子，可能会造成航天器某些功能模块或元器件的辐射损伤，使硬件部分失灵或指令系统发生软错误，引发航天器故障。可见，电离辐射是制约人类空间飞行的主要因素之一。目前，世界主要航天国家都在研究对空间辐射的有效防护问题。

　　太阳粒子事件虽然产生了上述种种效应，影响人类的航天活动和地球环境，但对地面人体的影响并不显著，这主要得益于地球稠密的大气层吸收了太阳爆发时产生的大部分紫外线和X射线，地球磁场屏蔽掉了高能带电粒子，使我们免受高能粒子的辐射损伤。即使某些特大事件的高能质子可能穿过地磁屏蔽进入大气层，但这些质子会与大气发生相互作用，不会对地面人体造成辐射危害。

　　为了掌握空间飞行过程中舱内和航天员受到的辐射情况，改善航天员的空间飞行条件，我国研制了舱内辐射剂量计包、航天员个人辐射剂量计包、航天员个人辐射剂量仪、舱内辐射环境监测仪，这些产品可以对飞船舱内和航天员个人受到的辐射剂量进行在轨测量。