低剂量电离辐射的生物学效应,尤其是刺激效应、旁效应和超敏感反应等是目前辐射生物物理领域中研究的热点问题。低剂量重离子辐射防护问题更是制约载人长期在轨和深空探测进一步发展的瓶颈。由于重离子辐射对生物体造成影响时所涉及的结构层次跨度大,机理复杂,很难通过单纯的实验对重离子辐射效应所带来的损伤及风险进行准确、有效地评估,这使得辐射生物物理模型在空间飞行风险评估与防护、放射医疗领域都存在着广泛的应用前景。传统的,主要基于高剂量、低传能线密度建立起来的辐射生物物理模型难以解释低剂量、高传能线密度的重离子辐射所导致的生物学效应。这就有必要建立新的辐射生物物理模型,以对这类辐射生物学效应进行解释和说明。本文首先描述了空间辐射环境和舱内辐射环境,并概述了低剂量重离子辐射生物学效应的研究现状；然后系统地总结了目前流行的各种辐射生物物理模型以及它们的优缺点；在传统“靶学说”的基础上,考虑高LET重离子辐射的特点,建立并完善了“基于高斯分布的靶学说”,并推导出靶体积、靶分子量以及准予剂量等物理参数的计算公式,同时,利用模拟讨论分析了两种靶学说各自的特点；用“基于高斯分布的靶学说”中的“单靶多击模型”和“多靶单击模型”对低剂量重离子辐射导致的刺激效应进行了分析和解释；通过对大量公开发表的实验数据的拟合,确定了模型参数与实验中重离子的物理学参数、受照生物的生物学特性之间的联系。