空间环境对光学元件分子污染的影响及减缓方法

随着航天器在轨寿命的延长，分子污染对其空间光学系统在轨安全和可靠性的影响越来越突出。文章首先阐明空间分子污染的来源及其对空间光学元件的效应；之后分析温度、紫外辐射、激光照射等空间自然环境和人工环境对光学元件分子污染的影响，揭示空间环境影响光学元件分子污染的演变过程和形态；进而给出地面预处理、表面改性、优化系统设计和在轨主动清除等方面的空间光学元件分子污染减缓与清除技术；最后提出分子污染的高灵敏监测、热控及分子污染吸附复合涂层、分子污染在轨高效去除技术、先进的协同模拟设备和仿真技术等研究方向。     

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。     

高度污染敏感有效载荷的真空烘烤技术

对分子污染高度敏感的航天产品,如光学相机、CCD成像系统等,真空烘烤是有效的污染控制手段。文章介绍了真空烘烤设备的结构和技术指标,并详细地描述了具体的烘烤程序,以满足航天器洁净度等级的要求。     

空间光学系统真空热试验污染控制经验综述

真空热试验过程中光学系统可能受到严重污染,因此需制定严格的污染控制措施。文章对NASA、ESA、JAXA 等航天机构的卫星光学系统真空热试验中典型、有代表性的污染控制经验进行了综述,并对我国光学系统真空热试验污染控制提出了若干建议。     

QCM用于检测航天器表面污染的技术研究

文章简要叙述了QCM(石英晶体微量天平)检测技术在航天器表面污染检测中的作用,主要体现在航天器表面、光学仪器和动力系统的污染检测,低地球轨道空间的原子氧检测,并且对QCM检测中使用的关键方法,热解重量分析法和温度效应进行分析。     

航天器的防污染技术

简单介绍了航天器污染的概念,污染对航天器的损害,航天器污染研究的重要性,以及国内外航天器防污染研究概况。着重介绍真空热试验中的污染控制方法。引入航天器自污染的概念,介绍消除航天器自污染的有效办法是真空烘烤。     

航天器防护高能带电粒子的新方法

低地球轨道的原子氧化学性能非常活泼,能使金属铜氧化。XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子谱)分析结果表明:原子氧作用后,铜的表面生成了氧化铜和氧化亚铜,从而使铜的导电性能、光学性能、焊接性能和结构强度下降。铜与原子氧的氧化反应与温度有关,随着反应温度的增加,反应更加容易。地面试验结果表明:生成的氧化铜或氧化亚铜在原子氧撞击作用下,从试样表面脱落,并沉积到其他试样的表面,从而对其他表面产生较为严重的污染。该研究结果可为在轨航天器污染控制提供参考。     

基于液相污染模型的航天器交会对接羽流污染研究

航天器交会对接任务一般由主动对接方和被动目标配合完成,交会对接飞行的主动寻的段和分离撤离段均可能出现主动对接方开启反向发动机进行反向紧急制动和撤离的情况,该情况下被动目标可能受到来自主动方反向发动机羽流污染影响。文章利用国际空间站羽流污染计算模型对交会对接任务羽流污染沉积进行了分析计算。     

载人航天器舱内地面环境污染分析与控制方法

文章阐述了载人航天器地面总装过程环境控制技术的国内外研究现状,提出以控制载人航天器总装过程舱内污染物浓度为目标,分析可能污染源、筛选重点监控目标污染物种类、研究污染物采样分析技术、确定目标污染物最大容许浓度的系统研究总装过程舱内污染物控制的技术方案,初步研制了污染控制装置并在载人飞船上进行了验证,取得了较好的效果,为保障航天员在舱内环境中的生命安全创造了有利条件。     

航天器研制全过程污染控制工程

污染控制体系的完善,控制技术的成熟,对航天器研制至关重要,本文简要说明了污染控制的重要性,以及由于污染造成航天器失效的例子,比较详细地介绍了航天器项目各阶段污染控制的一些方法,最后简要介绍了污染领域的发展方向和急需解决的问题。     

浅析航天器的污染及其控制

在校准真空规时发现,即使采用无油真空抽气系统,来自航天器和空间环境模拟试验设备的污染依然严峻.文章分析了污染源和污染对航天器的影响,建议尽快制定污染控制标准和研制相应设备.     

飞行环境污染对航天器的影响

论述了卫星等航天器的飞行环境污染源及其影响特性，指出，从流体力学观点，在高真空低温环境状态下，喷气羽流污染影响范围有限，对航天器的空间交会或液体空间排放，只要采取相应的措施，就能够避免其对航天器的污染或损害。     

原子氧环境对石英晶体微量天平性能影响的分析

随着高可靠、长寿命航天器的发展,对在轨污染检测的要求也越来越高。石英晶体微量天平是分子污染检测的重要工具,为了分析了解原子氧对石英晶体微量天平的影响,文章用理论分析和试验的方法对石英晶片在1×1020 atom/cm2注量的原子氧辐照条件下的性能变化进行了研究。试验证明,石英晶体微量天平在总注量1020 atom/cm2量级的原子氧辐照后,其振荡频率和等效阻容感发生了一定变化,但仍具备污染传感能力和频率输出能力,其功能不受影响。     

地基光学图像中本体-帆板结构航天器姿态估计方法

提出一种利用地基光学图像估计空间目标姿态的方法。针对本体-帆板结构航天器外形结构特点，定义了一种不易遮挡的两轴结构特征，设计了地基光学图像中该特征的提取方法；根据航天器成像过程建立了特征点二三维几何投影方程，实现了航天器三维姿态的解算。利用单站序列图像，可获得航天器姿态变化角速度信息。在轨航天器的试验结果表明，本方法能有效地从地基光学图像估计出航天器姿态。     

航天器超静平台作动器发展及其关键技术综述

星载有效载荷的灵敏度和有关性能指标的提高对航天器控制系统的精度和稳定度提出越来越高的要求.具有隔振、抑振及精确指向功能的航天器超静平台得到广泛关注.超静平台作动器作为实现平台功能的核心执行部件,其质量优劣决定了平台的性能、可靠性和使用寿命.文章综述国内外不同种类超静平台作动器的性能特点、应用背景及技术发展概况,归纳总结...     

利用并行八叉树划分技术开展复杂构型航天器放气污染分析研究

放气污染对航天器造成的有害影响需要定量评估。放气产物分子的输运过程可以采用Monte-Carlo方法模拟,并用射线表示放气分子输运轨迹。如此一来,即转换为射线追踪问题。由于航天器构型复杂,射线追踪的计算很耗时,所以有必要研究其加速算法。文章将复杂构型航天器表面用三角形非结构网格表示,利用八叉树划分技术开展分子运动轨迹与表面相交的加速模拟计算。同时,在基于共享内存多核计算平台,利用OpenMPAPI软件实现了计算的并行化。该方法在对空间站的实例计算中显著提高了运算速度,并对空间站的污染情况进行了初步评价分析。     

陶瓷基分子吸附器的航天器污染控制性能试验研究

为验证陶瓷基分子吸附器利用多孔材料的吸附性能降低航天器一定区域内污染水平的能力,试验研究真空环境中13X分子筛材料的分子污染物吸/脱附特性,以及以13X分子筛为吸附剂的陶瓷基分子吸附器对航天器用电缆放气产物的吸附性能。试验结果表明:13X分子筛可以有效捕获污染物分子,陶瓷基分子吸附器的吸附能力在3.1×10-2～3.4×10-2 g/cm2之间。陶瓷基分子吸附器可以应用于航天器热真空试验和在轨运行时的污染控制,有利于延长航天器寿命、提高航天器可靠性。     

空间飞行器交会对接相对位置和姿态的在轨自检校光学成像测量算法

空间飞行器交会对接的最后逼近阶段，通常采用光学成像敏感器来测量跟踪飞行器和目标飞行器之间的相对位置和姿态。考虑到飞行器在轨运行期间，CCD相机受空间环境的影响，其内参数会发生变化的实际情况，提出了一种单CCD在轨自检校光学测量方案，其主要特点是飞行器在执行测量任务时，可同时进行相机内参数的自检校。首先根据严格的中心投影共线条件方程，推导出目标飞行器光学特征点坐标和对应的像点坐标与内参数及相对位置和姿态的严格解析关系；然后建立了内参数及相对位置和姿态的解析表达式；提出了目标航天器上光学特征点的布设要求。通过严格的理论分析和数值仿真，单CCD在轨自检校光学测量方案具有可靠性高、精度高、算法易实现、适应能力强等优点。     

A Review of Hypervelocity Debris Testing at the Air Force Research Laboratory

In this paper, we describe a compact, low cost, fast turn-around-time technique used at the Air Force Research Laboratory to study hypervelocity debris impact effects on spacecraft structures and components. The technique described was used to study debris effects in the areas of: shock physics, debris-produced contamination, chemical analyses of the impact ejecta and debris initiated spacecraft discharge. Examples of research results obtained with the technique are presented and illustrate problems encountered in the field of space debris effects on spacecraft.     

分子凝结与凝结表面温度的关系机理研究

飞行器所用大量非金属材料在轨道环境下将发生出气逸出行为。逸出的分子极易沉积凝结于光学系统表面或其它敏感表面形成分子污染，且这种分子凝结行为的量级与附着强度和凝结表面的温度有最为直接的关系机制。本文基于近年对此关系机制的相关理论研究，并藉助新近研究的“分子污染低温凝结效应设备”，就我国飞行器型号设计密切相关的分子凝结与凝结表面温度的关系机制进行了四个月余的试验研究，取得了相关的二千余个数据。在此基础上，结合相关的理论对数据进行了拟合和分析，得到了分子凝结与凝结表面温度广泛遵循的一般关系——指数关系。对型号设计而言，此结论具有重要的参考价值。