羽流污染导致太阳帆板功率损失

在考虑羽流主要成分在不同温度固体表面吸附时间的基础上,给出了在轨太阳帆板温度的计算模型,综合考虑硅片透射率衰减和温度升高因素,建立了太阳帆板功率损失的计算模型.基于主要羽流污染物一甲基肼(MMH)-HNO3的透射率试验数据,推导出功率总损失计算模型.某地球同步卫星太阳帆板功率损失的计算结果表明:当污染层厚度达3.3×10-3 g/cm2时,太阳帆板输出功率下降程度不可忽视.     

航天光学系统的污染控制技术

文章介绍了国外航天光学系统的污染控制方法,研究了航天光学系统的污染效应和航天用非金属材料放气污染引起的光学透射率的变化。针对航天光学系统对污染高度敏感的特点,探讨了航天器研制全过程针对航天光学系统的污染控制措施。     

40 keV质子辐照对HfO2/SiO2高反射薄膜激光损伤性能影响试验研究

在低地球轨道，低能质子辐照是造成空间光学元器件损坏的重要因素之一。激光高反射薄膜是空间激光系统中激光产生和输出部件的重要组成部分，其激光损伤性能变化直接影响激光系统的稳定性。文章采用地面空间环境模拟装置模拟低能（40 keV）质子单独作用效果，通过定点原位测量技术和光热吸收测试获得薄膜的光谱透射率、表面形貌和光热吸收特性，采用激光损伤阈值测量方法表征微小初始破坏的激光损伤阈值及损伤形貌；结合SRIM程序模拟计算粒子在材料中输运的具体过程，定量分析过程中的能量损失情况。试验结果表明，40 keV质子辐照会造成HfO₂/SiO₂三波段高反膜的激光损伤阈值明显降低。     

γ射线辐射对空间光学玻璃透射率的影响

利用60Co γ-射线对钡冕玻璃（BaK3）、镧冕玻璃（LaK3）、火石玻璃（F10）、镧火石玻璃（LaF3）、轻火石玻璃（QF3）和重火石玻璃（ZF4）进行辐照,研究不同辐照剂量对光学透射率的影响及这些玻璃在空间光学系统中的适应性。光学透射率测试范围为400~1 100 nm。结果表明所有玻璃在辐照后可见光透射率都下降了,而在近红外波段下降不明显（除了QF3和LaF3）。尽管F10和QF3光学透射率在辐照前相似,但是辐照后F10衰减是所有玻璃中最小的,而QF3衰减最为严重。研究发现,当达到一定辐照剂量后,玻璃材料的透射率不再继续衰减,而是趋于稳定。这些结果为空间光学系统针对辐射进行冗余设计提供了依据。     

分子污染光学效应试验研究

卫星有机材料放气产生的分子污染是卫星在轨污染的重要来源。分子污染会造成敏感表面光学性能退化甚至失效,因此必须进行评估分析。文章对在卫星真空热试验中,采用光学试片进行污染光学效应测试的数据进行了分析,并且与国内外试验数据进行了比对,发现光学试片测得的透过率损失数据较为保守,分析原因是光学试片污染沉积为液滴状,导致散射损失较大。     

固体火箭发动机内绝热层烧蚀分析

提出了一种固体发动机内绝热层的化学烧蚀模型。模型考虑了发生在绝热层烧蚀表面的五种化学反应。绝热展在烧蚀过程中按材料物性变化情况分为碳化层、原始材料层,中间假设为一热解面。在内绝热层烧蚀模型中建立了内绝热层表面烧蚀过程的能量和质量的平衡关系,并运用动边界热传导差分求解出绝热层内部的温度场。用该模型对一种固体发动机内绝热层的烧蚀进行了计算,其结果与发动机试验解剖测量值基本相符。     

基于光学靶标的天线型面高精度摄影测量

天线型面的高精度测量是天线研发与生产过程当中的一个重要环节，特别是天线表面镀有镀膜的情况就需要用到非接触式的高精度测量方式，文章介绍了利用光学靶标投射器投射光学靶标代替传统反光标志点的非接触工业摄影测量技术，并对该技术的适用性与精度进行了一系列的对比测试，利用该测量技术得出的测量精度指标RMS与三坐标测量机所测RMS值进行比较，结果表明两者RMS值仅相差0.002 mm，同时与传统粘贴人工反光标志点测量RMS值相比较优于后者0.002 mm。以上测量结果对比验证了利用光学靶标投射器对镀膜天线型面的摄影测量的可靠性与测量精度满足高精度天线型面检测需求，实现了基于光学靶标的真正意义上的非接触高精度测量，为基于光学靶标的摄影测量在镀膜天线型面检测等方面的应用提供参考。     

多层薄膜的二次电子发射蒙特卡罗模拟研究

为了深入研究多层薄膜材料中二次电子发射这一影响部件微放电效应的重要物理过程，基于金属表面多代二次电子发射蒙特卡罗模型，建立了多层薄膜二次电子发射蒙特卡罗模型，并构建了多层薄膜的平面和矩形沟槽这两种表面结构。通过对这两种表面的多层薄膜二次电子发射系数进行蒙特卡罗模拟，并对不同薄膜厚度的二次电子发射系数模拟结果进行分析，验证了多层薄膜抑制二次电子产额的实验效果，并得出抑制效果与多层薄膜厚度和表面结构有关的结论。     

真空低温环境对摄影测量精度的影响

为提高真空低温环境下摄影测量的精度,文章通过分析真空低温环境对摄影测量的影响,发现引入光学窗口会降低测量精度。以实际使用的温控小舱上的光学窗口为研究对象,根据摄影测量原理,通过仿真和试验相结合的方式,分析增加光学介质和改变介质面形对摄影测量的影响程度。研究结果表明影响的主要原因是光学窗口的使用导致在原有光路上增加光学介质,改变了光路,其引起的精度误差与摄影测量系统精度属同一数量级,需要采用优化方法降低这种影响。     

同轴源原子氧地面模拟设备性能优化

文章简要介绍了同轴源原子氧装置的基本结构和工作原理;分析和计算了同轴内导体的受热状况,对内导体的结构进行了优化,使其寿命提高了近10倍,并减少了因天线氧化对真空室的污染;设计了新的试样架,试样架可同时装入4个不同试样;配置了两套紫外光源系统和一套试样光学性能原位测量系统,使装置具备了原子氧与紫外的协同效应,紫外光的波长为185～400nm,辐照度可达2～4个太阳常数;增加了光学性能测量室,试样光学性能可以原位测量。试验结果表明：优化后的原子氧装置能够模拟空间原子氧对材料的剥蚀效应。     

溶胶-凝胶法二氧化硅增透膜的制备与研究

利用正硅酸乙酯为前驱体,乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备二氧化硅增透膜,并结合正交试验设计的方法,分析了试验的最佳原料配比以及影响二氧化硅增透膜性能的主要因素。用紫外-可见光分光光度计测定了二氧化硅增透膜的透光率。实验研究结果显示:以盐酸为催化剂在普通玻璃上制备的增透膜,可使透光率平均提高约3%;膜层结构为非晶态;正硅酸乙酯和水的含量是主要影响因素。     

太阳电池月尘遮蔽模型分析及试验研究

扬起的月尘颗粒沉积在月球探测器的太阳电池表面,可导致其性能下降。文章基于层叠遮挡理论,建立了一种月尘遮蔽光线透射的理论模型,利用该模型开展了模拟月尘颗粒形状与粒径对遮蔽效果影响的分析和计算,并与NASA的同类模型进行了对比分析。分析结果显示:2种模型给出的相对透过率随沉积月尘面密度的变化趋势相同,均呈指数型衰减关系;在随月尘形状、粒径、透过率的变化方面,2种模型存在差异。利用月尘沉积与吸附试验装置实施了模拟月尘沉积试验,验证了所建立模型的正确性,其预测准确度优于NASA模型。     

Determining total ozone content in the atmosphere using satellite measurements

In this paper a simple method is presented which is applicable for fast determination of total ozone content in the earth atmosphere by using IR radiation intensity data from satellite measurements. The method is based on the property that transmittance of inhomogeneous atmosphere in the 9.6 μm band can be well approximated by the transmittance of a homogeneous ozone slab characterized by its effective pressure and temperature. The effective pressure and temperature were determined as mean values weighted by the average ozone profile of each season. The transmission functions were computed from an empirical formula. Free parameters in the formula were determined by a multiple regression scheme, on the basis of the transmittance data either measured in the laboratory or evaluated by computations using a line by line integration procedure. The main advantage of the described method is an easy and fast computation procedure. According to comparison with direct ozone sounding the accuracy is good enough: the average relative error lies between 5 and 7%.     

空间微小碎片对光学玻璃的污染效应研究

航天器在轨服役期间会遭受到大量空间微小碎片撞击作用。这些微陨石和空间微小碎片可能在光学玻璃表面碰撞产生陷坑,也可能吸附在航天器光学玻璃表面造成污染。文章介绍了采用静电式粉尘加速器使微米级铝粉末低速撞击K8光学玻璃,在玻璃表面吸附大量的粉尘粒子。研究结果表明,被铝粒子污染的光学玻璃透过率明显下降。透过率下降与污染程度成比例。对光学玻璃表面单个粒子陷坑计算分析表明,粒子吸附在玻璃表面时,比粒子陷入一定深度造成的光线衰减更大。     

Effect of thin condensate films of a metal working fluid of an electric propulsion engine on the integral optical coefficients of a spacecraft’s thermal control coating

Materials on experimental studies to determine the effect of thin condensate films of cesium (used as a model working medium for electric propulsion engines and some spacecraft power sources) on integral optical coefficients of spacecraft thermal control coatings are presented. A technique modified by the author and employing the regular thermal regime of a thin metal plate is used. Measurement results demonstrate that films with thicknesses of 100–1000 Å can seriously degrade the integral optical coefficients of thermal control coatings and thus disturb the heat balance of some spacecraft systems.     

环境气象条件对光学探测器性能的影响研究

环境气象条件对光学探测器的性能影响很大。针对南、北方的典型气象条件计算了两个波段下的大气透过率和天空辐射亮度,给出了大气环境条件对探测器探测能力的影响分析。     

电磁超材料在超宽带雷达隐身微小卫星设计中的应用

针对微小卫星在雷达频段面临的宽带隐身问题,提出利用电磁超材料实现卫星隐身的设计方案,该方案包括两种不同类型的电磁超材料雷达吸波体。其中多层结构超宽带吸波体利用高阻表面设计耦合型吸波结构,适用于微小卫星星体及太阳能电池阵背光面,工作频带覆盖S、C、X、Ku频段;透光型混合结构宽带吸波体利用高透光的氧化铟锡设计吸波结构,适用于卫星电池阵受光面,隐身频带覆盖X、Ku频段。样件及整星的仿真和实验结果表明,电磁超材料构建的雷达吸波体可以实现超宽频带电磁波的有效吸收。将该材料应用于微小卫星的设计中,可以达到卫星整星RCS缩减的目的。该材料不论是机械强度、密度、透光性,还是抗原子氧剥蚀能力都具备潜在的工程应用价值。     

基于拟合的吸收光谱反演算法研究*

可调谐半导体吸收光谱技术作为一种先进的光谱检测手段,已广泛应用于大气环境监测、工业过程控制等领域,实现不同领域组分浓度、温度、压力等参数的高精度探测。技术分为直接吸收光谱技术和波长调制光谱技术,通过选取不同的目标函数,验证拟合算法在吸收光谱技术中的可行性,两种技术均可通过构建合适的目标函数结合拟合算法实现吸收信息的精确反演,依据物理过程建立吸收模型,分别将直接吸收技术的光强、吸光度及透过率和波长调制光谱技术的光强及谐波信号作为拟合对象,实现了拟合参数的精确计算,从理论上验证了处理方法的准确性,扩展了拟合算法在检测仪器开发方面的应用,为各领域的发展提供了技术保障。     

航天器舷窗玻璃超高速撞击损伤与M/OD撞击风险评估

用北京卫星环境工程研究所的18mm口径二级轻气炮(TLGG)和20 J激光驱动微小飞片装置(LDFF-20)对用作航天器舷窗玻璃的熔融石英玻璃的超高速撞击损伤特性进行了实验研究和分析.其中,TLGG发射的球形铝弹丸直径分别为1 mm和3 mm,速度2～6.5 km/s;LDFF-20发射的圆柱形飞片厚度7 μm,直径1 mm,速度1～8.3 km/s.撞击结果为:对12 mm厚的熔融石英玻璃,直径为3mm的弹丸甚至在2.8 km/s的低速下就将其穿透,而直径为1 mm的弹丸在6.5km/s的高速下没有穿透,这说明弹丸直径对撞击损伤特性有很强的影响;LDFF-20发射的微小飞片的撞击仅在玻璃表面产生很浅的凹坑,没有裂纹产生,但微小飞片的累积撞击损伤明显地降低了玻璃的透光性.实验初步获得了侵彻深度PC、侵彻直径D1与弹丸撞击速度Vp、弹丸质量Mp之间的经验关系.依据实验结果和目前的微流星体/空间碎片(M/OD)环境工程模型,建议对于高度为400 km、轨道倾角42°、寿命为3年的典型航天器,其舷窗玻璃的临界安全(非穿透)厚度至少为12mm.     

真空紫外辐照引起的聚合物材料质量损失模型及实验验证

基于扩散理论及辐射化学反应理论,建立真空紫外(VUV)辐照引起的聚合物材料质量损失数学模型。采用分离变量法与特征函数展开法,获得材料中挥发物质量随辐照剂量变化的函数关系式。通过实验得到聚酰亚胺(PI)薄膜和聚酯(PET)薄膜的质量损失数据,拟合求解模型中的参数,验证模型的适用性。实验结果表明,该质量损失模型适用于PI薄膜及PET薄膜,借助该模型可预估VUV辐照引起的材料的质量损失。