{"id":{"repo_id":"athens","oai_identifier":"oai:lib.uoa.gr:uoadl:5359779"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/athens/oai:lib.uoa.gr:uoadl:5359779","repository":{"repo_id":"athens","name":"National and Kapodistrian University of Athens","base_url":"https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/frontend/oaipmh"},"display":{"title":"Space Radiation Hazards in the Near-Earth Environment: A Simulation-Based Analysis of Effects on Spacecraft Electronics Using IRENE and the AE9/AP9 Models","abstract":"Στην εργασία που ακολουθεί εξετάζονται ο κίνδυνος της ακτινοβολίας από φορτισμένα σωματίδια στο διαστημικό περιβάλλον και η πιθανή επίδρασή της σε διαστημικές αποστολές και τα ηλεκτρονικά τους. Η εργασία αρχίζει με μια θεωρητική ανάλυση του διαστημικού περιβάλλοντος. Στις δύο αυτές ενότητες γίνεται συζήτηση για την προέλευση και την δυναμική των φορτισμένων σωματιδίων. Αυτό περιλαμβάνει την δραστηριότητα του Ήλιου μέσω εκρηκτικών γεγονότων και του ηλιακού ανέμου και συνεχίζει με το μαγνητικό πεδίο της Γης, που παγιδεύει φορτισμένα σωματίδια, και την μαγνητόσφαιρά της. Έμφαση δίνεται στην κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων και τους πληθυσμούς πλάσματος που σχηματίζουν μέσα στην μαγνητόσφαιρα, όπως οι ζώνες Van Allen. Μηχανισμοί που συνεισφέρουν στην μεταφορά, την επιτάχυνση και την απώλεια σωματιδίων, όπως οι γεωμαγνητικές καταιγίδες και υποκαταιγίδες, καθώς επίσης η μαγνητική επανασύνδεση, συζητιούνται επίσης. Μια σύντομη ανάλυση των κλασικών τροχιακών παραμέτρων, επίσης περιλαμβάνεται. Τέλος, η συσχέτιση μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων και επαγόμενων επιδράσεων, όπως η επιφανειακή και εσωτερική φόρτιση, η συνολική ιονίζουσα δόση (TID) και η βλάβη λόγω εκτοπισμού (DD), επίσης αναφέρεται. Στις επόμενες ενότητες, μετά από μια σύνοψη των περιβαλλοντικών μοντέλων και της σειράς AE/AP, τα AE9/AP9 μοντέλα εφαρμόζονται μέσω του IRENE για την προσομοίωση πέντε διαφορετικών τροχιών (LEO, GEO, MEO και δύο ελλειπτικές περιπτώσεις), ώστε να υπολογιστεί η ροή ηλεκτρονίων και πρωτονίων σε διαφορετικά ενεργειακά φάσματα, καθώς επίσης και να εκτιμηθεί η επίδραση της ακτινοβολίας μέσω χαρτογράφησης της δόσης σε σχέση με το πάχος θωράκισης. Προκειμένου να εκτιμηθεί ο κίνδυνος για τις διαστημικές αποστολές λόγω ακτινοβολίας, χρησιμοποιήθηκαν επίπεδα αποδεκτής δόσης που προτείνονται από την βιβλιογραφία. Σε όλα τα στάδια της ανάλυσης συμπεριλαμβάνονται στατιστικές που ενσωματώνουν ακραία και σπάνια γεγονότα. Με την λειτουργία Monte Carlo αναδεικνύεται η μεταβλητότητα της δόσης σε διαφορετικά βάθη θωράκισης χρησιμοποιώντας 100 σενάρια, καθώς και ένα ενδεικτικό worst-case σενάριο ροής παγιδευμένων ηλεκτρονίων, χρήσιμο για τη μελέτη της εσωτερικής φόρτισης. Η εργασία αποσκοπεί να αναδείξει τη σημασία της μοντελοποίησης του διαστημικού περιβάλλοντος, προκειμένου να αποτελέσει βάση για την αξιολόγηση των κινδύνων της ακτινοβολίας σε διάφορα τροχιακά σενάρια και την εκτίμηση της αξιοπιστίας των διαστημικών αποστολών και των ενσωματωμένων ηλεκτρονικών συστημάτων τους.","abstract_html":"Στην εργασία που ακολουθεί εξετάζονται ο κίνδυνος της ακτινοβολίας από φορτισμένα σωματίδια στο διαστημικό περιβάλλον και η πιθανή επίδρασή της σε διαστημικές αποστολές και τα ηλεκτρονικά τους. Η εργασία αρχίζει με μια θεωρητική ανάλυση του διαστημικού περιβάλλοντος. Στις δύο αυτές ενότητες γίνεται συζήτηση για την προέλευση και την δυναμική των φορτισμένων σωματιδίων. Αυτό περιλαμβάνει την δραστηριότητα του Ήλιου μέσω εκρηκτικών γεγονότων και του ηλιακού ανέμου και συνεχίζει με το μαγνητικό πεδίο της Γης, που παγιδεύει φορτισμένα σωματίδια, και την μαγνητόσφαιρά της. Έμφαση δίνεται στην κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων και τους πληθυσμούς πλάσματος που σχηματίζουν μέσα στην μαγνητόσφαιρα, όπως οι ζώνες Van Allen. Μηχανισμοί που συνεισφέρουν στην μεταφορά, την επιτάχυνση και την απώλεια σωματιδίων, όπως οι γεωμαγνητικές καταιγίδες και υποκαταιγίδες, καθώς επίσης η μαγνητική επανασύνδεση, συζητιούνται επίσης. Μια σύντομη ανάλυση των κλασικών τροχιακών παραμέτρων, επίσης περιλαμβάνεται. Τέλος, η συσχέτιση μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων και επαγόμενων επιδράσεων, όπως η επιφανειακή και εσωτερική φόρτιση, η συνολική ιονίζουσα δόση (TID) και η βλάβη λόγω εκτοπισμού (DD), επίσης αναφέρεται. Στις επόμενες ενότητες, μετά από μια σύνοψη των περιβαλλοντικών μοντέλων και της σειράς AE/AP, τα AE9/AP9 μοντέλα εφαρμόζονται μέσω του IRENE για την προσομοίωση πέντε διαφορετικών τροχιών (LEO, GEO, MEO και δύο ελλειπτικές περιπτώσεις), ώστε να υπολογιστεί η ροή ηλεκτρονίων και πρωτονίων σε διαφορετικά ενεργειακά φάσματα, καθώς επίσης και να εκτιμηθεί η επίδραση της ακτινοβολίας μέσω χαρτογράφησης της δόσης σε σχέση με το πάχος θωράκισης. Προκειμένου να εκτιμηθεί ο κίνδυνος για τις διαστημικές αποστολές λόγω ακτινοβολίας, χρησιμοποιήθηκαν επίπεδα αποδεκτής δόσης που προτείνονται από την βιβλιογραφία. Σε όλα τα στάδια της ανάλυσης συμπεριλαμβάνονται στατιστικές που ενσωματώνουν ακραία και σπάνια γεγονότα. Με την λειτουργία Monte Carlo αναδεικνύεται η μεταβλητότητα της δόσης σε διαφορετικά βάθη θωράκισης χρησιμοποιώντας 100 σενάρια, καθώς και ένα ενδεικτικό worst-case σενάριο ροής παγιδευμένων ηλεκτρονίων, χρήσιμο για τη μελέτη της εσωτερικής φόρτισης. Η εργασία αποσκοπεί να αναδείξει τη σημασία της μοντελοποίησης του διαστημικού περιβάλλοντος, προκειμένου να αποτελέσει βάση για την αξιολόγηση των κινδύνων της ακτινοβολίας σε διάφορα τροχιακά σενάρια και την εκτίμηση της αξιοπιστίας των διαστημικών αποστολών και των ενσωματωμένων ηλεκτρονικών συστημάτων τους.","abstract_has_math":false,"creators":["Μωραΐτη Παρασκευή","Moraiti Paraskevi"],"institution":null,"degree_name":null,"degree_level":null,"degree_discipline":null,"degree_department":null,"school":null,"contributors":[],"advisors":[],"committee_chairs":[],"committee_members":[],"year":2026,"date_issued":"2026","date_published":"2026","updated_at":"2026-07-24T01:01:51Z","subjects":["Θετικές Επιστήμες","Science"],"languages":["English"],"rights":[],"rights_urls":[],"identifier_entries":[{"key":"dc:identifier","label":"Identifier","values":["uoadl:5359779"],"render_values":[{"text":"uoadl:5359779","href":null,"code":true}]}]},"links":{"outbound_url":"https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/5359779","outbound_label":"Repository record","outbound_source":"dc:identifier"},"metadata_groups":[{"id":"people","label":"People","entries":[{"key":"dc:creator","label":"Author","values":["Μωραΐτη Παρασκευή","Moraiti Paraskevi"]}]},{"id":"academic_context","label":"Academic Context","entries":[{"key":"dc:date","label":"Dc Date","values":["2026"]},{"key":"dc:type","label":"Dc Type","values":["born_digital_postgraduate_thesis","Διπλωματική Εργασία","Postgraduate Thesis"]}]},{"id":"subjects_keywords","label":"Subjects and Keywords","entries":[{"key":"dc:subject","label":"Dc Subject","values":["Θετικές Επιστήμες","Science"]}]},{"id":"language_rights","label":"Language and Rights","entries":[{"key":"dc:language","label":"Dc Language","values":["English"]}]},{"id":"identifiers","label":"Identifiers","entries":[{"key":"dc:identifier","label":"Identifier","values":["uoadl:5359779","https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/5359779"]}]},{"id":"additional","label":"Additional Metadata","entries":[{"key":"dc:description","label":"Description","values":["Στην εργασία που ακολουθεί εξετάζονται ο κίνδυνος της ακτινοβολίας από φορτισμένα σωματίδια στο διαστημικό περιβάλλον και η πιθανή επίδρασή της σε διαστημικές αποστολές και τα ηλεκτρονικά τους. Η εργασία αρχίζει με μια θεωρητική ανάλυση του διαστημικού περιβάλλοντος. Στις δύο αυτές ενότητες γίνεται συζήτηση για την προέλευση και την δυναμική των φορτισμένων σωματιδίων. Αυτό περιλαμβάνει την δραστηριότητα του Ήλιου μέσω εκρηκτικών γεγονότων και του ηλιακού ανέμου και συνεχίζει με το μαγνητικό πεδίο της Γης, που παγιδεύει φορτισμένα σωματίδια, και την μαγνητόσφαιρά της. Έμφαση δίνεται στην κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων και τους πληθυσμούς πλάσματος που σχηματίζουν μέσα στην μαγνητόσφαιρα, όπως οι ζώνες Van Allen. Μηχανισμοί που συνεισφέρουν στην μεταφορά, την επιτάχυνση και την απώλεια σωματιδίων, όπως οι γεωμαγνητικές καταιγίδες και υποκαταιγίδες, καθώς επίσης η μαγνητική επανασύνδεση, συζητιούνται επίσης. Μια σύντομη ανάλυση των κλασικών τροχιακών παραμέτρων, επίσης περιλαμβάνεται. Τέλος, η συσχέτιση μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων και επαγόμενων επιδράσεων, όπως η επιφανειακή και εσωτερική φόρτιση, η συνολική ιονίζουσα δόση (TID) και η βλάβη λόγω εκτοπισμού (DD), επίσης αναφέρεται. Στις επόμενες ενότητες, μετά από μια σύνοψη των περιβαλλοντικών μοντέλων και της σειράς AE/AP, τα AE9/AP9 μοντέλα εφαρμόζονται μέσω του IRENE για την προσομοίωση πέντε διαφορετικών τροχιών (LEO, GEO, MEO και δύο ελλειπτικές περιπτώσεις), ώστε να υπολογιστεί η ροή ηλεκτρονίων και πρωτονίων σε διαφορετικά ενεργειακά φάσματα, καθώς επίσης και να εκτιμηθεί η επίδραση της ακτινοβολίας μέσω χαρτογράφησης της δόσης σε σχέση με το πάχος θωράκισης. Προκειμένου να εκτιμηθεί ο κίνδυνος για τις διαστημικές αποστολές λόγω ακτινοβολίας, χρησιμοποιήθηκαν επίπεδα αποδεκτής δόσης που προτείνονται από την βιβλιογραφία. Σε όλα τα στάδια της ανάλυσης συμπεριλαμβάνονται στατιστικές που ενσωματώνουν ακραία και σπάνια γεγονότα. Με την λειτουργία Monte Carlo αναδεικνύεται η μεταβλητότητα της δόσης σε διαφορετικά βάθη θωράκισης χρησιμοποιώντας 100 σενάρια, καθώς και ένα ενδεικτικό worst-case σενάριο ροής παγιδευμένων ηλεκτρονίων, χρήσιμο για τη μελέτη της εσωτερικής φόρτισης. Η εργασία αποσκοπεί να αναδείξει τη σημασία της μοντελοποίησης του διαστημικού περιβάλλοντος, προκειμένου να αποτελέσει βάση για την αξιολόγηση των κινδύνων της ακτινοβολίας σε διάφορα τροχιακά σενάρια και την εκτίμηση της αξιοπιστίας των διαστημικών αποστολών και των ενσωματωμένων ηλεκτρονικών συστημάτων τους.","The following study examines the radiation hazard from charged particles in the space environment and its potential impact on space missions and their electronics. The study begins with a theoretical analysis of the space environment. These two sections discuss the origin and dynamics of charged particles. This includes the Sun’s activity through explosive events and the solar wind and continues to the Earth’s magnetic field, which traps charged particles, and its magnetosphere. Emphasis is placed on charged particles' motion and the plasma populations they form inside the magnetosphere, such as the Van Allen radiation belts. Mechanisms that contribute to particle convection, acceleration and loss, such as geomagnetic storms and substorms, as well as magnetic reconnection are also discussed. A brief analysis of the classical orbital elements (COEs) is also included. Finally, the correlation between charged particles and induced effects such as surface and internal charging, total ionising dose (TID), and displacement damage (DD) is outlined. In the next sections, following an overview of environmental models and the AE/AP series, IRENE’s AE9/AP9 models are implemented to simulate electron and proton fluxes across different energy spectra in five different orbits (LEO, GEO, MEO, and two elliptical cases), as well as estimate radiation impacts through mapping the dose in relation to shielding depth. Thresholds found in the literature were also utilised to estimate radiation hazard levels for space missions. Every step of the analysis incorporates statistics that ensure that extreme and rare events are taken into consideration. The Monte Carlo mode shows the dose variability across shielding depths using 100 scenarios, as well as an indicative worst-case scenario of trapped electron flux, useful for investigating internal charging. The study aims to highlight the importance of modelling the space environment in order to provide a basis for evaluating radiation hazards in various orbital scenarios and assess space missions’ and onboard electronic systems’ reliability."]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Space Radiation Hazards in the Near-Earth Environment: A Simulation-Based Analysis of Effects on Spacecraft Electronics Using IRENE and the AE9/AP9 Models"]}]}],"canonical_facts":{"dc:creator":["Μωραΐτη Παρασκευή","Moraiti Paraskevi"],"dc:date":["2026"],"dc:description":["Στην εργασία που ακολουθεί εξετάζονται ο κίνδυνος της ακτινοβολίας από φορτισμένα σωματίδια στο διαστημικό περιβάλλον και η πιθανή επίδρασή της σε διαστημικές αποστολές και τα ηλεκτρονικά τους. Η εργασία αρχίζει με μια θεωρητική ανάλυση του διαστημικού περιβάλλοντος. Στις δύο αυτές ενότητες γίνεται συζήτηση για την προέλευση και την δυναμική των φορτισμένων σωματιδίων. Αυτό περιλαμβάνει την δραστηριότητα του Ήλιου μέσω εκρηκτικών γεγονότων και του ηλιακού ανέμου και συνεχίζει με το μαγνητικό πεδίο της Γης, που παγιδεύει φορτισμένα σωματίδια, και την μαγνητόσφαιρά της. Έμφαση δίνεται στην κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων και τους πληθυσμούς πλάσματος που σχηματίζουν μέσα στην μαγνητόσφαιρα, όπως οι ζώνες Van Allen. Μηχανισμοί που συνεισφέρουν στην μεταφορά, την επιτάχυνση και την απώλεια σωματιδίων, όπως οι γεωμαγνητικές καταιγίδες και υποκαταιγίδες, καθώς επίσης η μαγνητική επανασύνδεση, συζητιούνται επίσης. Μια σύντομη ανάλυση των κλασικών τροχιακών παραμέτρων, επίσης περιλαμβάνεται. Τέλος, η συσχέτιση μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων και επαγόμενων επιδράσεων, όπως η επιφανειακή και εσωτερική φόρτιση, η συνολική ιονίζουσα δόση (TID) και η βλάβη λόγω εκτοπισμού (DD), επίσης αναφέρεται. Στις επόμενες ενότητες, μετά από μια σύνοψη των περιβαλλοντικών μοντέλων και της σειράς AE/AP, τα AE9/AP9 μοντέλα εφαρμόζονται μέσω του IRENE για την προσομοίωση πέντε διαφορετικών τροχιών (LEO, GEO, MEO και δύο ελλειπτικές περιπτώσεις), ώστε να υπολογιστεί η ροή ηλεκτρονίων και πρωτονίων σε διαφορετικά ενεργειακά φάσματα, καθώς επίσης και να εκτιμηθεί η επίδραση της ακτινοβολίας μέσω χαρτογράφησης της δόσης σε σχέση με το πάχος θωράκισης. Προκειμένου να εκτιμηθεί ο κίνδυνος για τις διαστημικές αποστολές λόγω ακτινοβολίας, χρησιμοποιήθηκαν επίπεδα αποδεκτής δόσης που προτείνονται από την βιβλιογραφία. Σε όλα τα στάδια της ανάλυσης συμπεριλαμβάνονται στατιστικές που ενσωματώνουν ακραία και σπάνια γεγονότα. Με την λειτουργία Monte Carlo αναδεικνύεται η μεταβλητότητα της δόσης σε διαφορετικά βάθη θωράκισης χρησιμοποιώντας 100 σενάρια, καθώς και ένα ενδεικτικό worst-case σενάριο ροής παγιδευμένων ηλεκτρονίων, χρήσιμο για τη μελέτη της εσωτερικής φόρτισης. Η εργασία αποσκοπεί να αναδείξει τη σημασία της μοντελοποίησης του διαστημικού περιβάλλοντος, προκειμένου να αποτελέσει βάση για την αξιολόγηση των κινδύνων της ακτινοβολίας σε διάφορα τροχιακά σενάρια και την εκτίμηση της αξιοπιστίας των διαστημικών αποστολών και των ενσωματωμένων ηλεκτρονικών συστημάτων τους.","The following study examines the radiation hazard from charged particles in the space environment and its potential impact on space missions and their electronics. The study begins with a theoretical analysis of the space environment. These two sections discuss the origin and dynamics of charged particles. This includes the Sun’s activity through explosive events and the solar wind and continues to the Earth’s magnetic field, which traps charged particles, and its magnetosphere. Emphasis is placed on charged particles' motion and the plasma populations they form inside the magnetosphere, such as the Van Allen radiation belts. Mechanisms that contribute to particle convection, acceleration and loss, such as geomagnetic storms and substorms, as well as magnetic reconnection are also discussed. A brief analysis of the classical orbital elements (COEs) is also included. Finally, the correlation between charged particles and induced effects such as surface and internal charging, total ionising dose (TID), and displacement damage (DD) is outlined. In the next sections, following an overview of environmental models and the AE/AP series, IRENE’s AE9/AP9 models are implemented to simulate electron and proton fluxes across different energy spectra in five different orbits (LEO, GEO, MEO, and two elliptical cases), as well as estimate radiation impacts through mapping the dose in relation to shielding depth. Thresholds found in the literature were also utilised to estimate radiation hazard levels for space missions. Every step of the analysis incorporates statistics that ensure that extreme and rare events are taken into consideration. The Monte Carlo mode shows the dose variability across shielding depths using 100 scenarios, as well as an indicative worst-case scenario of trapped electron flux, useful for investigating internal charging. The study aims to highlight the importance of modelling the space environment in order to provide a basis for evaluating radiation hazards in various orbital scenarios and assess space missions’ and onboard electronic systems’ reliability."],"dc:identifier":["uoadl:5359779","https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/5359779"],"dc:language":["English"],"dc:subject":["Θετικές Επιστήμες","Science"],"dc:title":["Space Radiation Hazards in the Near-Earth Environment: A Simulation-Based Analysis of Effects on Spacecraft Electronics Using IRENE and the AE9/AP9 Models"],"dc:type":["born_digital_postgraduate_thesis","Διπλωματική Εργασία","Postgraduate Thesis"]},"updated_at":"2026-07-24T01:01:51Z"}