檢驗質量是空間引力波測量的核心傳感器，宇宙線高能粒子能夠穿透航天器屏蔽使其帶電。處于自由懸浮狀態的孤立帶電檢驗質量在周圍電極庫侖力和磁場洛倫茲力的干擾下，產生殘余加速度噪聲對空間引力波科學探測目標造成嚴重影響。

在中科院的TAIJI計劃和歐空局的LISA計劃中，需要探索銀河宇宙線和太陽宇宙線對檢驗質量的充電機制與變化規律，研究結果將為空間引力波探測計劃加速度噪聲評估、電荷管理系統的設計和在軌運行提供依據。

中國科學院國家空間科學中心太陽活動與空間天氣重點實驗室空間天氣效應中心研究團隊的博士研究生韓瑞龍（第一作者）、蔡明輝副研究員（通訊作者）和韓建偉研究員等人，針對背景銀河宇宙射線和偶發的太陽質子事件，采用蒙特卡洛仿真方法開展復雜衛星結構內部檢驗質量充電機理研究，揭示了不同種類、能量的高能粒子對檢驗質量充電的機制和規律，并通過提取、處理和分析GOES衛星高能質子探測數據對第24太陽活動周期內所有41次太陽質子事件的充電特征進行系統評估。

研究表明，在太陽活動極小年時，銀河宇宙線造成的檢驗質量充電速率約為39.5 +e/s，其中質子占據主導地位，約占83.26%。在太陽活動極大年時，銀河宇宙線造成的檢驗質量的充電速率約為12.5 +e/s，質子充電率占比約72.96%。

可以看出，檢驗質量充電率的主要貢獻來自于銀河宇宙線質子和4He。此外，研究定量評估給出第24太陽周期全部41次太陽質子事件對檢驗質量的充電速率，發現一個太陽周期內的第3至第7年為太陽質子事件充電的高發期。

圖1： 宇宙線各粒子的充電率

（a） 太陽活動極小年；（b） 太陽活動極大年

圖2： 第24太陽周期41次太陽質子事件的通量和充電率

圖3： 第24太陽周期太陽質子事件充電強度分布

該成果得到國家重點研發計劃項目的資助，相關成果已發表于Scientific Reports和《物理學報》期刊上。