模拟地球同步轨道粒子辐照环境对若干航天器热控涂层太阳吸收率的影响

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1、第卷第期航天器环境工程模拟地球同步轨道粒子辐照环境对若干航天器热控涂层太阳吸收率的影响王伟编译,北京卫星环境工程研究所北京摘要文章是用开发的一个计算机数字计算的模型来计算粒子辐照下材料中的吸收能童剖面文章,用改变入射质子和,介绍航天器的热控涂层试验电子能量的办法模拟同步轨道辐射环境通过对几、、黑漆二次表,种涂层白漆面镜等分别进行年和年的轨道模拟环跪试验并在真空环境中和空,气中测量其反射率的变化确定了电子和质子对这些材料所产生的影响关键词吸收能童刹面热控涂层反射率中图分类号文献标识码文章编号代心一引言在地球同步轨道运行的航天器受到较宽能量和通量的质子和电子的辐照。电子和质子均

2、可导致。热控涂层中的光学损伤,表现为光谱反射率随吸收能量剂量的变化而变化由于粒子具有不同的。能量和种类,材料吸收剂量的剖面分布随厚度方向并不是均匀的例如,低能质子在距离材料表面很近的地方沉积能量,而高能电子沉积在材料表面的能量只是很少一部分,大部分能量都能穿透到材料很深的内部。因此,由这些粒子引起的光谱反射率的变化是吸收剂量深度分布的函数。为了预示地球同步轨道热控涂层光谱反射率的行为,在实验室里模拟粒子辐射吸收剂量的曲线分布是必要的。在这一研究中,需要开发在给定辐射环境中材料内吸收剂量剖面分布的计算方法,为此开发了数字模型并编写了计算程序。为了减少机时,研究用的热控涂层根据

3、阻止本领被分成两组,对每一组进行吸收剂量分布的计算。在同一组材料中其剂量分布基本相同。。在计算剂量分布的基础上,设计了试验可以发现一个质子能量和两个电子能量可以充分模拟剖面深度的分布。由于在研究中使用的加速器在高能端的限制,吸收剂量分布不可能延伸更大的深度。样品在辐照前后进行光谱反射率的测量。在真空辐照试验以后,如模拟年和年地球同步轨道粒子辐照后,允许空气进入试验器皿,并确定是否暴露在空气下,对样品的反射率再次测量,以。确定是否出现任何光谱反射率的变化,同时讨论空气对光谱反射率的影响空间辐射剂量分布计算作为辐照试验设计的基础,两项研究是必要的一一收稿日期,,,一男作者简介王

4、伟吉林省吉林人现从事航天器综合环境试脸研究工作©航天器环境工程第卷第期,对于浅穿透的电子和低能量质子开发一个计算能量深度剂量分布的计算方法使用粒子加速器合理地模拟空间辐射环境的方法,用公式表示出来。。在计算电子剂量深度分布时必须充分地考虑电子散射效应的力矩计算方法证明,如果。,。忽视了散射将会导致误差系数大于而用】方法计算剂量必须要用真实的基底厚度此处是采用讲方法开发电子剂量深度分布。正入射表面的电子能量凡的剂量深度分布的计算公式如下沪凡式中气电子能量的通量—对电子能量的材料阻止本领—刀而规一化的剂量深度资料—穿透射程—。电子能量凡的射程在地球同—步轨道中空间电子注量沪能从

5、垅伽得到。由于空间注量是各向同性的,所以有必要将公式得到的计算结果转变为各向同性源产生的剂。。。量深度分布利用价变换得到。户子式中单向正入射注量电子的电子剂量深度分布—。闭各向同性电子的电子剂量深度分布—,质子能量剂量深度分布的计算是建立在一个假定的基础上即假定质子穿过材料的时候是沿着直线的。虽然在低能量下并不完全真实,但是可以用它来计算。当质子沿着自己的路线移动时,假定粒子能量损失是连续的,粒子剩余的能量由以下公式给出一一尺,‘成五式中入射质子能量—。质子穿过材料的厚度剩余能—量的计算是在粒子己经穿过一定距离之后得到的,能量就沉积在这个距离内。这用下面的表达式表示‘卜。乒

6、式中侧沉积在材料里的剩余能量—况试习对质子能量的材料阻止本领—。沪旧从处得到的不同质子能量通量的微分能谱—。。各向同性的剂量都可以从用于电子的方程式中的份变换中取得本,,项目对大量材料作了试验但并不是每种材料都计算了能量剂量深度分布而是把有相似的©王伟模拟地球同步轨道粒子辐照环境对若干航天器热控涂层太阳吸收率的影响阻止本领的材料分成一组,这样可以减少计算时间。主要是以铝和环氧为代表分成两组,表给出了材料分组情况。计算结果表明,各个材料剂量深度分布与它的代表材料,偏离仅在一个数量级之内。这两组材料的剂量深度分布由图和图给出,这是它们在地球同步轨道辐射年后的结果。而年的数据可以

7、通过这些图上的数据乘以相应倍数得到。表根据相似的阻止本领将材料分组材料分组每组的材料铝石英无机白漆乙,一玻璃纤维没有粘合剂环氧环氧聚醋硅树脂一醇酸树脂白漆黑绒、‘卜,玺、口口‘,卜气‘吗、叫比「一、从下州从·卜。州车。深度而深度而图地球同步轨道年辐照后铝中图地球同步轨道年辐照后环氧能量剂量深度分布能量剂量深度分布粒子加速器能量和注量的选择在本研究中下一步骤是确定能量和注量的实验参数。我们希望所需的粒子能量数最少,并且选取每一能量适当的注量尽可能接近模拟空间能量剂量深度分布。空间剂量转换成的积分剂量深度分布见图。加速