一种空间热环境综合监测仪的设计-论文.pdf

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1、第35卷第5期宇航学报Vo1．35No．52014年5月JournalofAstronauticsMay2014一种空间热环境综合监测仪的设计谭沧海，潘增富，钟奇，武向军(中国空间技术研究院总体部，北京100094)摘要：给出了一种空间热环境综合监测仪设计，它采用比对方法，通过在轨温度和功率遥测，综合测试航天器在轨飞行过程中受到的空间热流和表面热控涂层性能变化。该监测仪具有可实时监控、结构简单、重量轻和易于使用的优点，可应用于低轨遥感、长寿命高轨卫星和深空探测等航天活动中轨道热环境的监测。关键词：空间；热环境；监测仪；设计中图分类号：V417文献标识码：A文章编号：1000—13

2、28(2014)05-0604-07D0I：10．3873／j．issn．1000—1328．2014．05．015DesignofSpaceThermalEnvironmentMonitoringInstrumentTANCang—hai，PANZeng-fu，ZHONGQi，wuXiang-jun(ISSE，CAST，Beijing10094，China)Abstract：Thisarticlepresentsadesignofspacethermalenvironmentmonitoringinstrument(abbreviatedasSTEMI)andthenanaly

3、sesitsperformance．Bycontrastwithstandardspecimentemperatureandpower，thisinstrumentcanmeasureorbitheatfluxandeffectsofspaceenvironmentonthermalcoatings．Thisinstrumentislightinweight，easytouseandhasreal-timemonitoringfunction．ItcanbeappliedinLEO，GEOanddeepspaceexploration．Keywords：Space；Thermal

4、environment；Experiment；Design：一地球反照辐射角系数；符号表一地球红外辐射角系数；一红外半球发射率，简称发射率；一空间热环境综合监测仪杯身温度，单位K；O／一太阳吸收比，简称吸收比；9一地球红外辐射强度，单位W．／m；P一地球平均反照率；日(，)一敏感片与杯身和底板之问的净换s一太阳常数；热量，单位W；角标：F一面积，单位In；A，日表示涂层，B；一瞬时温度，单位K；E一地球；dT_一温度随时间变化率，单位K／；U丁c一稳定值；一一质量，单位kg；空问热环境综合监测仪；c。一比热容，单位KJ／kg·K；h一半球方向；一斯蒂芬玻尔兹曼常数；s一可见光谱；

5、T下一起点为f，终点为r：的一段时间。。一太阳照射辐射角系数；收稿日期：2012-05．17；修回日期：2013-08—11第5期谭沧海等：一种空间热环境综合监测仪的设计6050引言本文所指的空间是指地球大气层以外的宇宙空间，这部分宇宙空间是各种航天器运行的主要场所。空间环境是一个广泛的概念，其具体组成随轨道高度变化，一般包括真空环境、中性粒子环境、等离子体环境、辐射环境、微流星I5／轨道碎片环境J。在这些空间环境要素中，一部分会对航天器在轨运行产生直接影响，例如真空、背景温度、地球热辐射以及太阳辐射等，一般将这些环境归结为空间热环境。航天器由于受到空间热环境的影响，引起航天器表

6、图1总辐射计(TIM)Fig．1TIM面到达的热流变化，从而间接引起航天器表面温度的变化。能监测。为准确测量太阳辐射，中科院长春光机所另一方面，由于受到带电粒子、紫外辐照、原子根据黑体腔原理并采用加热器等效比对方法，研制氧以及卫星表面释放出的污染物等影响，航天器表了太阳辐照绝对辐射计(SIAR)，该仪器参加了国际面涂层的性能将发生变化-4J。涂层性能的变化引辐射标准组织进行的多年比对考核，并在神舟3号起航天器表面辐射热流和吸收到达热流变化，从而飞船和风云3号卫星进行搭载试验，测试结果与国间接引起航天器温度变化。准确掌握和分析空间热际标准误差小于0．2％。‘⋯。环境和热控涂层的变化

7、是进行航天器热设计基础。为了分析和验证我国研制的一些热控涂层在空为监视和测量太阳辐射和地球辐射变化，西方间环境作用下性能的变化，中国空间技术研究院研国家十年来发射深空探测和气象卫星，如：Mars制了多台涂层监测器，并进行了7次飞行试验，其中Odyssey(2001年发射)、SORCE(2003年发射)、在东方红2号、东方红2号甲卫星上获得一些热控PICARD(2010年发射)、Glory(2011年发射)以及涂层在36000km地球同步轨道上的太阳吸收比实即将发射了NPOESS等