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。     

沸石分子筛对航天器分子污染物的吸附性能研究

针对空间环境中有机污染物沉积在航天器敏感部件上造成相关功能失效问题,提出一种利用沸石分子筛多孔结构在轨清除有机污染物的新方法。研究了真空环境中,Naβ、NaY、13X三种分子筛对某型号电缆真空放气产物的吸附能力,结果表明13X的吸附能力优于其它两种分子筛,饱和吸收率为14.03%。将其作为分子吸附器的吸附材料应用到航天器易污染的部位,将会有效控制航天器在轨运行的污染水平,提高可靠性。     

卫星太阳电池翼分子污染量模拟计算研究

文章介绍了太阳电池翼分子污染预估模拟的研究方案,包括分子污染源动力模拟、分子污染沉积过程模拟和分子污染传输过程模拟。根据所建立的污染模型,对“东方红”系列某卫星的太阳电池翼进行分析,得到分子分布密度和能量等值线图。     

基于气体扩散方程的分子污染仿真与污染效应试验研究

随着空间光学技术的飞速发展,高性能空间光学载荷对分子污染防控提出了更高要求,必须在载荷设计初期开展分子污染传输与沉积的仿真分析,以更好地提供反馈并指导载荷设计。针对利用传统Monte Carlo方法进行空间分子污染仿真对复杂结构处理耗时长的问题,基于气体扩散方程创新性地开展空间分子污染传输与沉积行为的仿真分析,得到了敏感镜面的污染物沉积量分布数据,并结合地面试验对污染效应进行测试分析,结果表明分子污染可导致敏感镜面在轨3年后的光学性能衰减量达5.3%。研究结果可为空间光学器件的设计和开发提供指导。     

沸石分子筛材料在航天器污染控制中的应用与发展

航天器在高真空环境运行时,所用非金属材料释放的有机分子污染物易沉积在航天器敏感部件表面,严重影响航天器的性能和使用寿命。沸石分子筛材料含有丰富孔道结构,具有独特的分子吸附特性,可用于在轨分子污染物的吸附控制。文章详细综述了沸石分子筛材料在控制在轨分子污染物方面的应用与研究现状,分析国内外研究差距,并展望未来发展方向。     

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。     

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。     

高能量密度材料(HEDM)研究开发现状及展望

综述了高能量密度材料计划的由来和目标、计算机辅助分子设计在研究开发中的作用,分张力环和笼形化合物、氮杂环化合物、无环化合物、氮簇和氧簇分子、激发态材料5大类讨论了它们实现高能的机理和研究开发现状,运用国外量子化学研究成果说明了它们结构和稳定性,提出未来将按三个层次,即近、中、远三阶段发展的学术观点,分析了各阶段研究重点、关键技术和开发前景.     

真空热试验返回流分子污染建模计算

真空热试验中的分子污染对航天器光学有效载荷性能、可靠性具有严重影响.文章对分子污染机制进行了分析,对边界条件及输入参数进行了合理简化.针对太阳电池板真空热试验和卫星整星真空热试验工况采用dsmc方法对残余气体分子造成的散射返回流进行了分析.结果发现,这种散射返回流不可忽视,返回流比率可迭0.004.返回流在放气表面具有一定分布,在表面中心处返回流最高.     

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。     

轨道分子屏极高真空实验室设计技术研究

给出了一种新型的近地轨道极高真空分子屏实验室设计。作者计算了可变翼分子屏周围大气分子的入射及散射、分子屏材料放气在屏内的分子数流密度。通过调整分子屏的翼角,分子屏内的压力可以达到10-12Pa。计算结果指出:在近地轨道选择合适的分子屏参数,可以在极高真空环境下加工超纯材料。     

径向微型分子泵结构设计及抽气性能仿真

微型分子泵用于航天器上微小型探测仪器的高真空环境获得.着眼于简化结构,减小体积与装配难度,面向径向微型分子泵,针对其核心部件——定转子进行结构设计,并利用ANSYS、COMSOL软件作仿真分析,探究定转子径向结构、叶片角度、节弦比等对泵抽气性能的影响;比较径向与轴向分子泵的抽气效果.结果表明,在同等抽气系统体积下,径向...     

分子污染对卫星太阳电池翼输出功率的衰减研究

分子污染是引起卫星太阳电池翼输出功率衰减的因素之一。用直接模拟蒙特卡罗（Direct Simulation Monte Carlo）方法分析了空间分子污染物的传输过程，采用十组不同的输入参数计算了在轨运行期间分子污染物在某型号卫星太阳电池翼表面的沉积膜厚度，分析了太阳电池翼输出功率的衰减情况。     

热真空试验中分子污染敏感单机的失效机理及对策

卫星大量应用的电缆塑料绝缘层、粘结剂、导热硅脂等非金属材料,在热真空试验过程中逐渐出气并产生分子污染物,可能会造成敏感单机失效的问题。文章对失效机理进行了理论分析,根据总离子流色谱图确定了分子污染物的成分,由此提出利用真空烘烤试验加速星内非金属材料的出气,同时通过真空静置提高星内真空度的方法,以解决微波开关等分子污染敏感单机在热真空试验中可能发生的失效问题。试验结果表明,失效机理分析准确,提出的措施有效。文章提出的防护对策,已在卫星研制过程中得到推广应用。     

紫外辐照影响硅橡胶出气污染模型及效应研究

基于有机材料出气污染过程分析,并结合辐射化学有关理论,建立材料在紫外辐照后的分子污染模型;在ASTM E1559标准测试方法的基础上,以硅橡胶材料为污染源开展试验,测试其经过不同紫外辐照时间后的出气污染沉积量,并对辐照后材料表面的微观特性进行测试分析。根据沉积量测试结果对模型待定参数进行拟合,并结合微观测试结果,分析得到紫外辐照导致硅橡胶分子链中Si-O键以及Si-C键断裂,且部分小分子物质提前挥发,从而使得出气成分中小分子污染物含量下降,大分子污染物含量上升,并最终导致总污染量在前期有所下降,在后期显著增加。     

航天器分子污染返回流计算方法

随着航天器对长寿命、高性能、高可靠要求的不断提高,污染逐渐成为影响任务成功的重要因素之一,数值模拟是评估分子污染的主要手段之一。文章对返回流计算方法进行了总结,详细介绍不同方法的理论基础、计算细节,对每种方法的优缺点、适用性等进行了比较分析。     

卫星真空烘烤试验方案及验证

为降低非金属材料在试验中大量出气及产生的分子污染,文章从非金属材料挥发和凝结特性、国内外卫星真空烘烤试验的实施现状等方面进行分析,提出了卫星热真空试验前进行真空烘烤试验的方案,方案中给出了试验剖面、试验温度、试验时间以及试验压力等参数要求。在某卫星上的试验验证结果表明,该方案合理可行,有效改善了星内真空度,降低了星内污染。完成真空烘烤后的卫星在热真空试验中未发生射频组件低气压放电现象,说明真空烘烤试验能够有效防止对真空度和分子污染敏感的设备在试验中可能产生的故障。