空间辐射是长期载人航天飞行中导致宇航员身体损伤,威胁航天员健康的主要因素之一。空间辐射具有致癌性,美国国家航空航天局将辐射的致癌风险定义为四种I型风险之一。在人类执行长时间的空间任务之前,有必要先尽量准确地估计来自空间辐射的致癌风险。但目前,使用传统的方法评估航天员的空间辐射风险,预测癌症发生率还存在很大的不确定性,其不确定性可达400～600%。而导致如此大不确定性的一个重要原因与缺乏对重离子辐射非靶效应的系统研究有关。因此,如何建立合适的辐射生物物理模型,将模型应用于基于地基模拟实验获得的大量辐射生物学效应数据,并最终进行空间辐射风险评估是一个亟需解决的关键问题。本文针对这一问题,建立了一种新的癌症风险评估模型,并进行了相关的应用研究。本文从电离辐射与生物体相互作用的原初过程出发,假定细胞的存活率遵循单靶多击模型,并在此基础上考虑了辐射的非靶效应对辐射致肿瘤率的贡献,建立了一个肿瘤发病率的非靶效应模型。利用origin lab软件的origin C平台编程,通过模型对B6CF1小鼠哈氏腺肿瘤实验数据的拟合来确定模型参数。在此基础上,采用卡方检验(χ2-test)评价模型与实验数据之间的相关性,计算了不同模型的χ2值与P值。结果表明,本文建立的模型与实验数据相关性最好。然后,计算了基于所建模型的相对生物学效应(Relative Biological effectiveness,RBE),发现其随着剂量的增大而逐渐降低,表现出明显的低剂量辐射敏感性。这显示,所建立的非靶效应模型适用于描述低剂量的空间电离辐射诱导肿瘤发病率的辐射生物学效应。本文还进一步讨论了模型的应用,利用OMERE软件中的空间环境辐射场模型模拟计算了我国即将建立的空间站在不同铝屏蔽厚度下的空间辐射环境,以及航天员各器官接受的空间辐射吸收剂量、空间辐射剂量当量等一系列辐射防护量。最后,基于对我国空间站环境仿真计算得到的有效剂量,利用本文所建立的肿瘤发病率模型预估了在我国拟建空间站中工作180天后的宇航员的患癌风险,可以为风险评估和防护提供重要的理论支持。