国家空间科学中心 空间抗辐射平台
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空间侵蚀效应

空间暴露环境

 空间暴露环境是指与航天器暴露材料发生机械、化学、物理等相互作用,构成对材料性能的侵蚀及损伤的空间环境要素,通常包括空间碎片、原子氧、电磁辐射、污染、低能粒子等。

空间碎片

 空间碎片是指轨道上的或重返大气层的无功能人造物体,包括其残骸和组件。按照尺寸划分,可分为三类,即10cm以上大空间碎片、1mm以下的小空间碎片、以及介于两者之间的危险碎片。空间碎片与航天器的平均相对速度约为10km/s,大的空间碎片一次撞击即可彻底摧毁航天器,微小碎片的长期累积撞击效应将会在太阳电池、热控涂层、光学镜头等暴露系统上产生大量撞击坑或穿孔,导致电池功率衰减、热控性能下降以及暴露部件和材料力学、物理性能的改变。

 
原子氧

 原子氧是以原子形态存在的氧,是低轨道空间环境中的主要成分,是大气氧分子在太阳辐射的光致分解作用下形成的。原子氧具有强氧化性,相对于低轨道航天器能量约为4-5eV,通量可达到1E12-1E15atoms/cm2.s,可导致航天器暴露材料的剥蚀和性能退化。

 
电磁辐射

电磁辐射是指在电磁波段范围内的太阳输出,包括从射电到X射线广阔的波长范围,其主要能量分布在紫外、可见光、红外光谱区,在极紫外、X射线光谱区和射电波段的能量所占的比例很小。电磁辐射对航天器的影响主要有两方面,一是辐射光压会影响航天器的姿态,另一方面太阳极紫外辐射不仅是大气原子氧产生的主要能源,而且紫外辐射会直接侵蚀航天器表面材料,使表面涂层的光学性能变化,导致表面温度升高,还会破坏太阳电池保护层。

 
空间污染

空间污染是指吸附、沉积在航天材料表面的外来物质,一般按物质形态划分为分子污染物和颗粒污染物两大类,前者由航天材料出气、推进器羽流等所产生的气体分子不断堆积而成,后者主要来自于空间尘埃、碎片撞击所抛射的二次碎片云等。污染物的形成会改变热控系统的吸收/辐射比率、改变热平衡,还会导致太阳电池输出功率降低,以及光学仪器信号输出变差。

 
低能带电粒子

 低能带电粒子一般指能量在50-200keV范围内的低能质子和电子,由于射程短而主要沉积中在暴露材料表面,长期累积辐照所产生的电离辐射及位移损伤使光学、热控等材料的性能发生退化,例如在光学玻璃中产生色心、高分子材料发生化学老化等。