航天器空间环境协和效应研究

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1、第22卷第1期2013年2月航天器工程SPACECRAFTENGINEERINGV01．22NO．115航天器空间环境协和效应研究邱家稳1沈自才2肖林3(1中国空间技术研究院，北京100094)(2北京卫星环境工程研究所，北京100094)(3中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094)摘要对空间多因素环境协和效应及研究必要性进行了梳理和分析；从航天器舱外、舱内环境两个方面，对不同空间环境因素间的协和效应，如带电粒子与太阳电磁辐射、原子氧与紫外、原子氧与空间碎片、空间碎片诱导放电及空间环境诱导污染效应等进行了论述

2、；提出了系统开展空间多因素环境协和效应机理、模拟技术、试验方法、仿真及预示技术研究的建议。关键词空间环境；协和效应；航天器；模拟；诱导中图分类号：V520．1文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．16738748．2013．01．004StudyonSynergisticEffectofSpaceEnvironmentsonSpacecraftQIUJiawenlSHENZicai2XIAOgin3(1ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)(2B

3、eijingInstituteofSpacecraftEnvironmentEngineering，Beijing100094，China)(3InstituteofMannedSpaceSystemEngineering，ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Thenecessityofstudyonsynergisticeffectofspaceenvironmentsisanalyzed．Somesynergisticeffectsbe

4、tweenspaceenvironmentssuchaselectron，protonandultravioletradiation，atomicoxygenandultravioletradiation，atomicoxygenandspacedebris，spacedebrisinduceddischargeandspaceenvironmentinducedcontaminationarediscussed．Someadviceandcountermeasuresofsystemicstudyonmechanism

5、，simulation，testmethod，forecastingtechniquearegiven．Keywords：spaceenvironment；synergisticeffect；spacecraft；simulation；induction1引言航天器在轨运行期间所面临的空间环境包括真空、低温与冷黑、带电粒子辐射、太阳电磁辐射、空间碎片、微流星体和原子氧等。1。2。。这些空间环境对航天器的敏感材料和器件带来严峻的挑战，可导致其性能退化甚至失效，严重影响其在轨可靠性及寿命。近年来，针对单一因素环境效应的地面模

6、拟试验研究，人们开展了大量的工作，但试验结果与空间飞行数据并不完全吻合。这是因为多种环境因素组合产生了与地面试验单一因素不同的新的协和效应。因此，要对航天器在轨时的空间多因素环境协和效应进行研究，以指导航天器敏感材料与器件的空间环境效应地面模拟试验，并对航天器空间环境故障分析提供指导。目前，如何对空间多因素环境协和效收稿日期：201208—10；修回日期：2012—09—10基金项目：国家自然科学基金(41174166)作者简介：邱家稳(1962一)，男，博士，研究员，博士生导师，研究方向为真空技术与空间防护表面工程技术

7、。Email：qiujwmail@gmail．com。航天器工程应进行准确评价，以及如何调控与利用空间环境，已成为未来长寿命航天器建造的制约性环节之一。在航天器材料与器件的设计、研制与选用过程中，要充分考虑空间多因素环境协和效应对其性能的影响，进而在地面模拟试验过程中加强环境协和效应试验方法、退化机理、预示方法与防护措施的研究，以更好地提高航天器在轨的可靠性，满足新一代航天任务与航天器长寿命的要求。本文在对空间环境协和效应研究必要性进行梳理和分析的基础上，对航天器舱内外环境协和效应进行了分析。空间环境协和效应航天器在轨运

8、行期间所处的空问环境是复杂的，这些环境不仅单独对航天器敏感材料与器件产生作用；还可能诱发次生环境，如有的环境对航天器的作用可能引发另一个环境对航天器的效应，有的环境可能对其他环境产生的效应具有增强作用，有的则有减弱作用。不同空间环境因素协和效应关系见表1。从空间环境是多因素环境，不同空间环境及效应是相互关联的，以及提