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1、国防科技大学学报JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGY 第19卷第2期 1997年4月Vol.19No.2X空间站环境污染分析及其仿真模式任 兵 黄 琳 孙 斐(国防科技大学航天技术系 长沙 410073) 摘 要 在确立正确的空间站环境污染概念的基础上,依据污染成因可将其分为本体污染(分子污染)、羽流污染(操作污染)和粒子云污染三大污染源。针对各自不同的形成机理,提出进行污染潜势预报的相应的分析模式,作为研制环境污染分析的仿真软件的基础。对于最严重的污染源羽流污染,从建模、算法、
2、流场模拟与效应分析出发,作一体化处理,构思模块式结构的仿真软件框架,为防止污染,研制和发展实用的污染控制系统提供依据。 关键词 空间站技术,空间环境污染,仿真软件 分类号 V419.2TheAnalyticalStudyonEnviromentalContaminationoftheSpaceStationandItsSimulationModularsRenbingHuanglinSunfei(DepartmentofAerospaceTechnology,NUDT,Changsha,410073)AbstractOnthebasis
3、ofdefiningthedefiniteconceptionofenviromentalcontami-nationofthespaceStation,thecontaminationsourcesconsistofself-contamination,plumecontaminationandparticalcloudcontaminationaccordingtothecausesofcontam-ination.Therespectiveanalyticalmodesforpredictionofpotentialcontamina
4、tionthatwouldbeappliedtodevelopingsimulationmodularforexternalcontaminationanalysisispresentedwithitsownformationmechanism.Forthemoreseriousplumecontamina-tion,sourceoveralldisposalissuggestedtoconstructaprojectofmodularsimulationto-getherwithmodelingconstruction,alogrithm
5、,numericalsimulationofflowfieldsandtheanalysisoftheeffectsofcontaminationtoapplytospacestationdesignandtodevel-opanapplicablecontaminationcontrolsystem.Keywordsspacestationtechnology,contaminationenviromentinspace,simula-tionsoftwareX1996年5月29日收稿151 空间站环境污染的概念 在空间站构筑及运行过程
6、中,呈现两类污染问题。一类是站内宇航员生活和工作产生的内部环境污染;另一类是由空间环境发动机尾焰空间站表面气体逸散相互作用产生的外部环境污染。(a)用户封闭状态(b)用户部分开启(c)用户全部开启(d)用户空间望远镜图1 空间站可能的运行操作和用户服务状态外部环境污染问题又可依据空间站与空间站用户专用设施的工作环境、操作方案和生成环境不同,由图1知分为两种情况:一种是空间站用户专用设施受空间站各舵段的污染源的外部环境污染问题;另一种是空间站装有敏感元件处受来自空间站用户专用设施及轨道器进轨操作(包括交会对接、停泊和分离等),空间站姿态控制时
7、的污染源的环境污染问题。作为上述问题的深入研究,必须解决的问题依次为:(1)对可能出现的污染源作分析,建立相应的污染源数据库;(2)对各种污染源进行分类,就其可能产生污染的机理及传播方式作研究;(3)通过对不同污染源的污染效应分析,建立能反映其主要物理化学特征的潜势预报的分析模式;(4)研制相应的模块化仿真软件,针对所拟定的空间站可能构型,用户服务及操作运行方案进行环境污染的仿真计算;(5)依据仿真计算结果,16提出相应的防止及控制污染的判据和对策。2 空间站环境污染的污染源分析依据污染源的生成及传播机理的不同,空间站环境污染大致可分为下述
8、三类:2.1 本体污染 由逸散气源以分子流的直射、反射、再次汽化及分子间相互碰撞的形式扩散,用分子通量输运变化来计及用户专用设施内或对空间站其它设备表面产生的污染。对此类污染源
