空间带电粒子辐照效应的地面加速试验研究

空间带电粒子辐照下空间材料的损伤与失效是空间材料学研究的重要组成内容,地面模拟加速试验是研究材料辐照损伤效应的重要方法和技术途径。文章阐述了地面辐照加速试验的方法及相关概念,以光学石英玻璃为例验证辐照加速试验与模拟等效区间的概念,为当前研究材料在空间带电粒子辐照环境条件下的行为与航天器设计、选材提供科学依据。     

空间带电粒子辐照效应的地面加速试验研究

空间带电粒子辐照下空间材料的损伤与失效是空间材料学研究的重要组成内容，地面模拟加速试验是研究材料辐照损伤效应的重要方法和技术途径。文章阐述了地面辐照加速试验的方法及相关概念，以光学石英玻璃为例验证辐照加速试验与模拟等效区间的概念，为当前研究材料在空间带电粒子辐照环境条件下的行为与航天器设计、选材提供科学依据。     

热控涂层GEO带电粒子辐射效应加速试验方法

文章研究热控涂层GEO带电粒子辐射效应加速试验的参数确定方法。根据轨道带电粒子辐射环境的特点,以效应等效为原则,建立了利用单一能量带电粒子产生的辐射效应模拟轨道带电粒子辐射效应时的等效注量率计算方法,称之为等效能谱模拟技术;并建立了利用高注量率来提高加速试验效率的加速因子计算方法,称之为加速试验的加速因子确定技术。利用这两项技术,研究设计了防静电Kapton二次表面镜GEO电子辐射效应模拟试验的参数。     

空间重离子辐照效应评述

文章对生物、半导体、光学材料、金属、聚合物的空间重离子辐照效应的研究工作进行了评述,也阐明了深入开展重离子空间环境模型以及重离子辐照效应与演化规律的研究具有重要意义。研究表明空间环境中重离子的含量虽少,但由于其高的电离能力和穿透力,对生物、半导体、光学材料、金属、聚合物等会产生各种辐射损伤效应,导致卫星信号故障、光学器件失效、金属与聚合物性能及形貌改变,甚至影响航天员的生命安全。     

热缩套管绝缘性能辐照效应研究

文章研究热缩套管的体电阻率和击穿电场强度在空间带电粒子辐照环境中的退化情况。分别利用γ射线和低能电子模拟低地球轨道带电粒子辐照环境,研究热缩套管辐照前后性能变化情况。试验结果表明,热缩套管的击穿电场强度在辐照后变化不明显,而体电阻率有不同程度的变化,电子辐照后热缩套管的体电阻率退化比γ射线辐照后的更为严重。     

空间质子直接和非直接电离引发单粒子效应的地面等效评估试验方法

以40 nm和65 nm CMOS工艺SRAM为样品,进行质子辐照单粒子效应试验研究,以建立空间质子引起单粒子效应的地面等效评估试验方法。分别进行低能质子直接电离、高能质子核反应和重离子直接电离引起的单粒子翻转试验;根据获得的试验数据,分析讨论给出空间质子引起半导体器件单粒子效应的地面等效评估试验方法:对低能质子直接电离引起的单粒子效应,基于LET等效采用重离子进行试验;对高能质子非直接电离引起的单粒子效应,采用高能质子进行试验;根据地面质子和重离子辐照试验数据,结合空间辐射环境模型,预计由空间质子辐射引起的器件在轨单粒子翻转率。     

空间电子辐照下星用热缩套管力学性能退化试验研究

为掌握星用热缩套管的力学性能在空间带电粒子辐射环境中的退化情况,分别利用1 Me V高能电子和45 ke V低能电子模拟地球同步轨道带电粒子辐射环境,研究热缩套管在这2种不同能量电子辐照下断裂伸长率和抗拉强度性能退化情况。试验结果表明,辐照后热缩套管颜色由透明变为黄色,力学性能均出现显著退化现象,且高能电子辐照后退化较低能电子辐照后更为严重。文章通过能量沉积分析、辐解气体分析、表面形貌分析和X射线光电子能谱分析等多种手段,对试验结果做出了合理解释。本研究对开展结构材料力学性能退化地面模拟试验中的能量粒子选择有指导意义。     

航天器空间环境协和效应研究

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;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。     

空间紫外真空环境和电离辐射环境对橡胶密封件硬度的综合影响

介绍通过空间环境模拟试验了解橡胶密封件硬度的环境稳定性。模拟环境主要是真空、紫外和带电粒子。试件选用准备上天的各种尺寸硅橡胶和丁腈橡胶密封件。总的紫外辐照量为3195 ESH(等效太阳小时),总电离辐射剂量为3×10~5rad(Si)。选择邵氏硬度作为橡胶硬度的考核性能,紫外真空环境试验后,硅橡胶密封件的平均硬度增加了3.7%,丁腈橡胶密封件的平均硬度增加了14%～23%。试件在紫外辐照后进行的电离辐射试验,试验后测试发现,橡胶密封件的硬度没有明显有规律的变化。     

下期要目

空间原子氧环境对航天器表面侵蚀效应及防护技术90keV电子辐照对Kapton H薄膜化学结构的影响真空紫外辐照对环氧基纳米复合材料电阻性能的影响研究(英文)分子污染光学效应试验研究舱外航天服热试验外热流模拟方法研究多轴振动试验系统传递函数估计的数值仿真研究航天员出舱活动     

带电粒子在材料中的剂量深度分布计算

航天器在轨道运行期间,会受到各种带电粒子的作用,其能量沉积在表面材料中,对表面材料的性能有较大的损伤。文章介绍了剂量深度计算程序,利用SRIM及ITS软件的计算结果,计算出了带电粒子在材料中的剂量深度分布,并对空间轨道实际环境下材料中的剂量深度分布进行了计算。利用这一程序,在“东四”热控涂层试验中进行了剂量深度分布拟合,计算了多种能量电子拟合试验下荆量深度分布与空间实际环境的比较,得出了相关的试验参数。     

等效位移损伤剂量法预测GaInP2/GaAs/Ge 三结电池在轨性能退化规律

文章首先在辐照条件下测试GaInP2/GaAs/Ge三结太阳电池的光谱响应,确定了三结电池在轨道带电粒子辐照条件下的损伤特征。通过试验获得了在不同粒子辐照条件下电池电性能退化规律,由此确定了高能电子与质子辐照对三结电池损伤的等效参数,建立了三结电池最大输出功率随位移损伤剂量的退化方程。在此基础上,以地球同步轨道服役的太阳电池为例,计算了电池在轨等效位移损伤剂量,并对三结电池的在轨服役行为进行了评价。     

航天服材料的静电吸附效应地面试验研究

航天员在轨出舱作业时，其穿戴的航天服面临空间尘粒污染的静电吸附增强效应问题，空间尘粒污染会对航天员的健康及仪器设备的安全稳定运行造成威胁。文章分析了空间站–航天服静电起电模型，研究了污染物粒子带电机理及带电尘粒在电场作用下的静电吸附过程；在此基础上搭建空间站–航天服电场的静电吸附效应地面模拟装置，并开展了4种航天服表面典型材料对空间中尘埃粒子的静电吸附效应试验验证。通过对试验结果的分析，提出后续应在航天员出舱活动中设计静电消除装置、处理航天服主体材料表面保持航天服洁净等建议。     

原子氧、紫外辐照对锦纶材料力学性能影响试验研究

航天器在低地球轨道运行期间,空间环境中的原子氧与紫外辐照均会对非金属材料的力学性能造成影响。文章以锦纶材料为研究对象,探讨锦纶材料2种缝制结构形式在原子氧与紫外辐照协同作用下的力学强度性能变化,试验结果表明:在紫外辐照作用下材料会发生明显的褪色;紫外辐照和原子氧均会降低锦纶材料的断裂强力;原子氧与紫外辐照协同作用对单层锦纶材料的力学性能破坏具有加强效果;紫外辐照对多层锦纶材料的穿透性弱;经向结构缝制试验件的力学性能表现更优。     

Survival of Deinococcus radiodurans against laboratory-simulated solar wind charged particles

In this experimental study, cells of the radiation-resistant bacterium Deinococcus radiodurans were exposed to several different sources of radiation chosen to replicate the charged particles found in the solar wind. Naked cells or cells mixed with dust grains (basalt or sandstone) differing in elemental composition were exposed to electrons, protons, and ions to determine the probability of cell survival after irradiation. Doses necessary to reduce the viability of cell population to 10% (LD(10)) were determined under different experimental conditions. The results of this study indicate that low-energy particle radiation (2-4?keV), typically present in the slow component of the solar wind, had no effect on dehydrated cells, even if exposed at fluences only reached in more than 1000 years at Sun-Earth distance (1 AU). Higher-energy ions (200?keV) found in solar flares would inactivate 90% of exposed cells after several events in less than 1 year at 1 AU. When mixed with dust grains, LD(10) increases about 10-fold. These results show that, compared to the highly deleterious effects of UV radiation, solar wind charged particles are relatively benign, and organisms protected under grains from UV radiation would also be protected from the charged particles considered in this study.     

Influence of simulated and natural space environment factors on dielectric properties of epoxyamine polymers and polymer-based composite materials

The variations of dielectric properties of epoxyamine polymers and polymer-based composite materials during ground-based tests imitating the influence of space environment factors and under the conditions of long-term active experiments using the ERE instrumentation onboard the Mir station are compared. The influence of space environment factors is shown to result in both reversible and irreversible changes of dielectric properties. The former are related to temperature effects and effects of charged particles. The latter are related to the removal of low-molecular components from the composition of binders in a vacuum, and to increasing density of polymeric lattice under an effect of thermal cycling and various types of radiations. It is established that the influence of ultra-violet radiation reveals itself, first of all, in changing temperature of samples, while the influence of irradiation by a flux of electrons is reduced to charge accumulation and discharges.Translated from Kosmicheskie Issledovaniya, Vol. 43, No. 1, 2005, pp. 27–35.Original Russian Text Copyright © 2005 by Babaevsky, Kozlov, Churilo, Slagoda.     

SiCp/Al复合材料的Fe11+离子辐照实验研究

为了解辐照对航天电子元器件封装基板复合材料SiC_p/Al的影响，利用3 MeV Fe11+束流进行了不同注量下的辐照实验。辐照完成后，利用X射线衍射（XRD）仪和纳米压痕仪对材料进行表征分析。XRD分析表明，Fe11+离子入射后材料辐照层应力发生了变化。结合对应的理论模型，对铝基体的位错密度进行计算，发现辐照后铝基体的位错密度增加，SiC颗粒产生非晶化。纳米压痕测试表明，随着离子注量增加，材料辐照硬化程度增加。综上，辐照硬化可能是由于铝合金基体的应力变化导致产生局部高密度位错区，而这些区域阻碍了后续位错的运动，进而导致位错聚集，最终使得材料硬度增加。     

Analysis of the pre-flight and post-flight calibration procedures performed on the Liulin space radiation dosimeter

Liulin, a dosimetry-radiometry system, was developed to satisfy the requirements for active flux and dose rate measurements for the flight of the second Bulgarian cosmonaut in 1988. The system consists of a compact battery-operated silicon solid state detector unit and a read/write microcomputer and telemetry unit. We describe the pre-flight calibrations with charged particles, using radioactive sources and accelerated 170 MeV/nucleon proton and alpha particles at the Dubna, Russia cyclotron. We discuss comparisons with data obtained on Mir with the French-built tissue equivalent LET spectrometer NAUSICAA. Lastly, we describe post-flight calibrations performed with 1 GeV/nucleon 56Fe ions at the Brookhaven National Laboratory AGS accelerator, where the instrument was mounted in tandem with several thin position-sensitive silicon detectors behind a stopping target. The silicon detectors provided an energy spectrum for the surviving charged nuclear fragments for which the flux and absorbed dose were recorded by Liulin.