范艾倫輻射帶是一個位於地球附近富含大量高能電子與質子的區域。普遍而言，此輻射帶是由內輻射帶及外輻射帶二個高密度的帶狀區域，以及於二者間電子和質子通量相對較少的槽區域所組成。這些區域中的高能量粒子可能對人造衛星造成嚴重破壞，所以了解這些粒子的空間分布及其於衛星軌道上的累積通量極其重要。在本研究中，我們選用AE-8及AP-8輻射帶模型與國際地磁參考場模型IGRF-12，來計算不同軌道元素參數之衛星繞行地球ㄧ圈所接收之質子與電子的累積通量。計算結果顯示，於不同季節時，質子與電子之積分通量差異較不顯著；而電子之積分通量於太陽極大期和太陽極小期的差異則較為明顯。本研究整理各不同軌道之質子及電子之累積通量並製表，藉此輔助軌道行經地球輻射帶的衛星任務設計。

The Van Allen radiation belt is a near-Earth region in space that contains an abundance of high energy electrons and protons. In general, the Van Allen radiation belt is made up of two belts with dense particle densities including the inner belt and the outer belt, and a slot region with tenuous particle fluxes in between. These high-energy particles can pose serious damage to satellites passing through this region. Hence, it is important to understand the spatial distributions of these particles and model their associated fluence that satellites can be bombarded. In this study, we integrate fluxes of proton and electrons along different satellite orbits rotating to the Earth, based on varied input parameters for orbital elements by adopting the AE-8 and AP-8 Van Allen radiation belt models and the 12th International Geomagnetic Reference Field (IGRF-12) model. The results show that the difference of integrated fluxes for both protons and electrons at different seasons is not obvious; however, it is significant for electrons if comparing the integrated values during periods of solar maximum and solar minimum. The fluence of both protons and electrons for one completed orbit are also made into a table for reference for future design of space mission associated with the radiation belt.

目錄
第一章  緒論　1
1.1 研究背景與目的　1
1.2 文獻回顧　2
1.3 太空輻射環境的來源　5
1.4 捕獲粒子及范艾倫輻射帶　6
1.5 研究方法　8
1.6 國際地磁參考場IGRF　9
第二章  AP-8/AE-8 輻射帶模型　10
2.1 模型概述　10
2.2 能量（Energy）　11
2.3 通量（Flux）　12
2.4 McIlwain L　14
第三章  參數選擇　15
3.1 時間選擇　15
3.2 軌道計算　17
第四章  結果分析　21
4.1 積分全向通量 J　21
4.2 平均電子積分通量 Je　24
4.3 平均質子積分通量 Jp　29
4.4 累積通量 Φ　34
第五章  結論　37
參考文獻　38
附錄　42

圖目錄
圖 1.1 不同輻射帶質子模型能量、L 範圍比較　3
圖 1.2 不同輻射帶電子模型能量、L 範圍比較　3
圖 1.3 地球磁層示意圖　6
圖 1.4 范艾倫輻射帶　7
圖 1.5 McIlwain L 示意圖　8
圖 2.1 AP-8/AE-8 輻射帶模型輸出範例　10
圖 2.2 天頂角 θ 及方位角 ϕ 示意圖　12
圖 2.3 磁場 Bm 與積分不變量 I 形成的場線圖　15
圖 3.1 NASA 預測第 24 太陽周期的黑子數量　16
圖 3.2 質子積分通量（能量> 10 MeV）隨軌道高度的變化　17
圖 3.3 軌道選擇範圍　18
圖 3.4 GEI 座標　20
圖 3.5 範例軌道圖　20
圖 4.1 AP-8 MAX 積分通量等值曲線圖　22
圖 4.2 AP-8 MIN 積分通量等值曲線圖　22
圖 4.3 AE-8 MAX 積分通量等值曲線圖　23
圖 4.4 AE-8 MIN 積分通量等值曲線圖　23
圖 4.5 春分時 AE-8 平均電子積分通量 Je 與軌道離心率 e 之關係圖　25
圖 4.6 夏至時 AE-8 平均電子積分通量 Je 與軌道離心率 e 之關係圖　26
圖 4.7 秋分時 AE-8 平均電子積分通量 Je 與軌道離心率 e 之關係圖　27
圖 4.8 冬至時 AE-8 平均電子積分通量 Je 與軌道離心率 e 之關係圖　28
圖 4.9 春分時 AP-8 平均質子積分通量 Jp 與軌道離心率 e 之關係圖　30
圖 4.10 夏至時 AP-8 平均質子積分通量 Jp 與軌道離心率 e 之關係圖　31
圖 4.11 秋分時 AP-8 平均質子積分通量 Jp 與軌道離心率 e 之關係圖　32
圖 4.12 冬至時 AP-8 平均質子積分通量 Jp 與軌道離心率 e 之關係圖　33
圖 4.13 AE-8 電子積分累積通量與 a 之關係圖　35
圖 4.14 AP-8 質子積分累積通量與 a 之關係圖　36

表目錄
表 1.1 太空輻射環境中粒子的組成及能量　5
表 2.1 AP-8/AE-8 輻射帶模型之性質　11
表 3.1 時間選擇　16
表 3.2 軌道參數　18

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