中国宇航学会深空探测专委会第6届学术年会

近日,北京卫星环境工程研究所易忠、黄锡宁、沈自才一行3人参加了中国宇航学会深空探测技术专业委员会第6届学术年会暨863计划重大项目学术研讨会。     

航天材料基因工程及其若干关键技术

材料基因工程的理念和将空间环境与效应纳入到航天材料研制全流程的思路将对航天材料的开发带来颠覆性的革命。文章在对国内外材料基因组计划和航天材料需求分析的基础上,首先对航天材料基因工程的内涵进行阐述,进而对基于航天材料基因工程的航天材料研制流程进行分析,最后结合空间环境效应及材料基因工程,从计算工具、试验工具、数字化数据三个维度,提出空间多因素环境与航天材料的耦合作用机理、航天材料空间多因素环境效应等效评价方法、空间复杂使役环境下航天材料性能演化模型、航天材料空间环境效应数据库、基于材料基因工程的航天材料设计模型、航天材料研制的不确定性及优化方法等关键技术和发展方向。     

航天材料空间环境效应损伤机制及关联性研究

基于航天材料在轨将遭遇多种空间环境的作用且不同空间环境对航天材料的损伤存在一定的关联性,本文首先对航天材料的空间环境及效应进行了介绍,接着对真空、温度、微重力、等离子体、粒子辐射、太阳电磁辐射、空间大气、空间碎片及微流星体、空间污染、空间动力学、腐蚀及空间生物等环境对航天材料的损伤机制及不同损伤机制之间的关联性进行了研究,最后对需要进一步研究和关注的方向进行了讨论并给出了发展建议。     

碳纳米管气体传感器在空间站在轨检漏中的应用

空间站在轨检漏技术对维护空间站安全起着至关重要的作用。未来空间站检漏技术要求能更加快速、准确地确定微小泄漏点的位置。碳纳米管表面积大,对气体吸附反应灵敏,利用碳纳米管制备的气体传感器具有灵敏度高、响应快、重量轻、体积小、功耗低等特点,可以用于微量气体检测。据此,文章提出可以将碳纳米管气体传感器技术用于空间站的在轨检漏,并探讨了该技术在空间站检漏应用中面临的关键问题和解决方案。碳纳米管气体传感器技术的研究和发展有望提高空间站在轨检漏技术水平,为空间站的安全可靠运行提供保障。     

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。     

基于二氧化钒的辐射率可调涂层设计

设计了基于VO_2的非对称FP腔薄膜结构的智能热控涂层,并应用光学模拟计算的方法研究了不同膜层厚度对薄膜结构辐射率的影响,以及辐射率随角度的变化规律。计算结果表明,当相变层VO_2层的厚度从15 nm增至120 nm时,薄膜结构的辐射率变化Δε先增加再减小,VO_2厚度为50 nm时,Δε达到最大,约为0.6。介质层HfO_2的厚度主要影响多层薄膜结构的高温吸收带位置,但Δε在HfO_2层厚度为800~1 000 nm,均可达到约0.6的最大值。多层薄膜结构在0°~70°,仍保持明显的辐射率变化,Δε在0.4以上。     

带电粒子辐照对热控涂层的光学性能退化影响

带电粒子辐照将引起材料折射率和消光系数的变化。文章首先介绍了带电粒子在热控涂层中的剂量深度分布,接着利用渐变折射率概念建立了剂量深度分布和材料折射率与消光系数的关系,给出了热控涂层光学性能变化的分析模型,最后对这一理论的应用进行了讨论。     

质子辐照对防静电热控涂层导电性能影响

文章研究了质子辐照环境对两种防静电热控涂层（ITO/F46/Ag、ITO/OSR/Ag）导电性能的影响,质子总注量选取1×1015 p/cm2,并在不同质子注量下对试样表面电阻率进行了原位测量。试验发现,质子辐照下两种防静电热控涂层的表面电阻率均呈指数衰减趋势,且回至大气中出现明显的“恢复效应”。对涂层导电性能退化的微观机制进行了分析,并建立了相应导电性能演化规律的简化数学模型,可为新型涂层的研制提供理论依据。     

KMnO4对空间探测用SiC反射镜加工性能影响规律

SiC陶瓷作为新一代具有优异综合性能的反射镜材料,已在空间相机反射镜中得到了广泛应用。在SiC光学加工后期,需要进行表面改性以降低表面粗糙度提升表面质量,这将直接影响SiC反射镜的加工精度和周期,因此,有必要对其优化改进加工工艺。本文引入KMnO₄添加剂,分析了参与反应的化学反应机理,强氧化性在SiC试样表面发生化学反应,降低了金刚石微粉对SiC反射镜的磨削去量,实现了降低表面粗糙度的目的。通过工艺实验得以验证,系列金刚石微粉抛光Φ200 mm口径常压烧结SiC反射镜,添加KMnO₄后表面粗糙度相应减小,W7磨料达到了单独使用W3磨料抛光表面粗糙度的效果,W0.1磨料抛光后表面粗糙度S_q达到1.628 nm（4D,10×）,优于抛光表面改性SiC超光滑表面质量。KMnO₄添加剂的引入实现了SiC反射镜高效、高精度光学加工的目的。     

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。