航天器空间环境及效应监测数据集成化管理与处理系统

空间环境与效应监测数据集成化管理与快速处理是保证航天器在轨安全的重要依据。文章基于航天器空间环境与效应监测数据管理与处理系统的功能要求,给出了系统的组成、架构和数据处理流程。该系统集成了航天器空间环境与效应监测数据的管理、处理、综合分析、参数标定和可视化显示功能,能够实现电子、质子、总剂量、原子氧、温度、表面电位、污染等环境与效应在轨数据的瞬时参数（通量、剂量率、温度变化率、表面电位变化率、污染沉积率）和累积参数（注量、电离总剂量、温度、表面电位、总污染量）的监显,为航天器的在轨健康实时监测、风险快速预报预警提供重要支撑。     

红蓝光敏探测器空间环境效应探测数据分析

红蓝光敏太阳电池空间环境效应探测器利用镓铟磷和三结砷化镓太阳电池来探测空间污染、原子氧和辐射环境及效应,搭载在中国空间技术研究院自主研制的“新技术验证一号”卫星上。文章通过分析红蓝光敏探测器在轨1年时间的探测数据,得到如下结论：红蓝光敏探测器污染电池板功率下降2.7%,等效污染累积增加量2.23×10^-5 g/cm^2,日均6×10^-8 g/cm^2;原子氧探测器在轨道高度499.226 km运行11个月,原子氧积分通量探测数据为9.7×10^20 AO/cm^2;辐射效应探测器（三结砷化镓太阳电池）在轨1年后累计接受辐射剂量（等效1 MeV电子注量）5.49×10^11 e/cm^2。     

国外低地球轨道空间材料在轨环境 试验研究进展

文章介绍了低地球轨道空间环境对航天器的几种影响效应,并分析了几种典型的LEO材料在轨空间环境试验（MISSE、OPM、MEDET）的情况,介绍了试验目的、试验内容和试验设备构成情况,并在获得的国外数据基础上初步分析了空间环境对材料的影响。文章有望为我国的在轨材料空间环境试验提供参考。     

低轨航天器运行环境质子通量预测模型对比研究

辐射带粒子环境是导致航天器故障和异常的重要因素。为此,需要对辐射带粒子环境及其通量分布进行研究。文章主要研究低地球轨道（LEO）环境辐射带质子分布情况。分析了目前用来计算质子通量的几种常用模型的优缺点;利用各模型计算了不同轨道的质子通量,对计算结果进行了比较;总结了进行不同高度、不同能量范围的质子通量计算时,选择不同模型的依据原则。     

原子氧作用下聚酰亚胺薄膜剥蚀形貌仿真方法

为研究低地球轨道（LEO）原子氧(AO)作用下航天器用聚酰亚胺（PI）薄膜材料剥蚀形貌变化规律,提出一种基于局部网格边界相交判断的剥蚀形貌仿真方法,并采用周期性边界处理法获得表面形貌。其计算所得材料掏蚀深度与文献中的试验结果相差小于4%,证明该方法对AO与PI材料的相互作用的仿真与试验结果相近。采用剥蚀深度算术平均偏差和标准差作为形貌的描述参数,发现这2个参数均随着AO累积通量以0.253次幂律增大。标准差和算术平均偏差的比值随AO累积通量的增大基本保持不变,说明表面形貌特征在AO作用下基本不变,只是表面峰值和谷值增大。此外,计算结果表明,不同轨道速度条件下PI表面剥蚀形貌差异不大。以上研究结果有助于进一步理解AO作用下PI材料表面剥蚀形貌形成机理。     

低地轨道空间碎片环境建模与分析

根据“箱中粒子”（PIB）的模型和气体分子运动学理论，建立了估算低地轨道（LEO）上空间碎片总数的微分方程，参考国外文献提供的有关空间碎片统计数据和初始条件，求解方程，并分析了空间碎片环境的短期和长期变化趋势。     

SDEEM2015空间碎片环境工程模型

文章介绍了哈尔滨工业大学空间碎片高速撞击研究中心"十二五"期间发布的空间碎片环境工程模型(SDEEM 2015)。该模型可实现LEO空间碎片环境描述,空间碎片撞击风险评估以及地基探测结果仿真,还可输出LEO航天器不同轨道位置处空间碎片撞击通量随撞击方位角、撞击速度及碎片尺寸的分布规律,地基探测设备探测区域内空间碎片空间密度及通量的分布情况等信息。SDEEM 2015适用轨道高度范围为200~2000 km,时间范围为1959年—2050年,所考虑的空间碎片来源包括解体碎片、Na K液滴、固体火箭发动机喷射物、溅射物和剥落物。     

LEO卫星太阳电池电路原子氧效应分析及试验研究

分析了原子氧环境对低地球轨道(LEO)卫星太阳电池电路损伤效应,得到目前常用的太阳电池电路材料中银互联材料和聚酰亚胺膜对原子氧环境较为敏感。采用20μm的可伐互联片及50μm的银互联片样品,开展原子氧试验研究。试验结果表明:在原子氧总通量为1.7×1022 atoms/cm2以下时,可以选择银互联片作为连接介质,不会因为原子氧侵蚀对互联片产生危害。当原子氧总通量为2.5×1022 atoms/cm2以上时,可以考虑采用可伐互联片。文章的研究结果可为适用于高原子氧总通量的太阳电池电路互联片设计提供依据。     

ESA/ESTEC的空间环境试验能力研究

这里的空间环境主要指电子、质子、离子、太阳紫外、原子氧、碎片、极端温度、污染等环境,这些环境在航天器中产生总剂量效应、单粒子效应、充放电效应等各种有害效应,甚至会引发航天器故障与异常。鉴于空间环境不利影响的严重性和复杂性,欧洲空间局（ESA）在欧洲空间技术研究中心（ESTEC）的产品保证与安全部门建立了空间环境试验室,目的为ESA航天器的空间环境防护提供先进的试验验证手段。文章介绍ESA/ESTEC的空间环境地面试验能力,包括空间环境模拟设备、测试仪器及其试验相关的标准;介绍ESTEC航天器研制组织体系及其空间环境试验室所在的产品保证与安全部门的职能和作用,分析研究了这些部门及空间环境试验室对ESA航天器质量、可靠性、安全性的基础保证作用;最后就完善我国空间环境试验能力提出建议。     

空间辐射环境危害综合监测原理样机研制

依据空间辐射环境的分布特性及具体空间辐射效应的特征判据,设计出多功能、模块化的航天器空间环境危害监测样机。该样机可针对不同运行轨道辐射环境采用不同的探测模块组合,能够实现单粒子效应、总剂量效应、位移损伤效应、表面充电效应和深层充电效应等辐射危害的综合监测,且具有高集成、低功耗的特性,可为卫星平台提供有效的辐射危害实时监测告警和故障诊断支持。     

空间原子氧环境对常用热控涂层的影响

空间原子氧（AO）是影响低地球轨道（LEO）航天器在轨性能的主要空间环境因素之一,其强氧化性能够对热控涂层和组件造成危害。文章分析了空间AO及相关综合环境对白漆、黑漆、有色有机漆、薄膜、织物、二次表面镜等各类常用热控涂层在LEO长期使用时可能引起的环境效应和危害,提出了相关使用建议,以期为今后我国以空间站为代表的LEO长寿命航天器论证及研制提供技术参考。     

LEO卫星发射机功率长期变化分析

针对空间环境辐射效应对低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星固态功放器件的长期影响,以工作超过15年的某卫星发射机为对象,在详细讨论卫星轨道半长轴、倾角、光照角和降交点地方时漂移基础上,分析发射机在轨温度、输出功率等参数变化,重点考察功率长期漂移情况.通过建立模型对功率衰减进行估计,最后结合遥测数据进行检验...     

基于蒙特卡罗射线追踪的航天器空间环境因素暴露通量统一计算方法

航天器空间环境效应分析评估的首要条件是获取空间环境因素的暴露通量。文章分析总结了蒙特卡罗方法在原子氧、微流星体、太阳光压、气动力、辐射剂量、材料放气污染等环境因素暴露通量计算中的应用,提出基于蒙特卡罗射线追踪方法实现统一的空间环境因素暴露通量计算,并给出计算流程及初步验证。统一算法的计算结果与理论值(或文献值)符合较好,证明其能够正确计算环境因素暴露通量。     

LEO原子氧剥蚀太阳电池阵Ag互连材料的试验研究

暴露在低地球轨道(LEO)上的太阳电池阵,会与大量具有极强氧化性的原子氧发生碰撞,导致太阳电池阵中对氧原子敏感的Ag互连材料受到剥蚀。文章依据原子氧剥蚀Ag材料的机理,选取了约400 km高度轨道上1年时间内原子氧的累积通量作为最高剂量,进行了原子氧剥蚀不同厚度Ag互连材料的地面模拟环境试验。试验表明:Ag在原子氧作用下在宏观上会经历"氧化—剥落"的循环剥蚀过程。根据反应方程简化推导了Ag互连片的剥蚀厚度公式,同时结合试验结果计算出了不同厚度Ag互连材料的厚度损失率。该研究成果可为LEO太阳电池阵原子氧防护设计提供技术支持。     

等离子体对空间飞行器表面充电效应探测研究

为确保空间飞行器在轨安全，有必要搭载探测器对轨道空间环境进行实时监测，获取表面充电效应数据。在对轨道空间充电环境分析的基础上，确定探测器的任务目标并完成基于电位探头和电流探头的探测器方案设计，包括探头设计和电路设计。探测器设计方案在空间环境特殊效应测量领域迈出的关键一步，为更多空间效应参数的测量奠定了坚实基础。     

一种面向卫星应用的新型存储器和FPGA设计与实现

可靠性对在轨卫星的安全意义重大。由于空间环境辐射和单粒子效应,卫星系统多次发生在轨异常,对在轨卫星系统工作的连续性、稳定性和安全性造成了严重影响。文章针对卫星在轨空间环境和单粒子问题,提出一种基于铁电材料的高可靠、抗辐射的CPU和FPGA解决方案。一方面,设计了和通用接口兼容的新型铁电存储器,其抗辐射总剂量大于10000Krads（Si）,对单粒子效应几乎具有完全的免疫能力;另一方面,设计了基于铁电编程单元的新型FPGA,该FPGA不需要外部PROM,具有很好的经济性和应用前景。     

我国空间环境天/地基监测平台的发展态势和展望

文章简要回顾我国空间环境天/地基监测设施的发展历程,重点阐述发展现状,并分析未来发展方向。目前,我国的空间环境天基监测已具备一定规模,覆盖主要的轨道类型,探测要素基本齐全,正在工程实施阶段的太阳风‒磁层相互作用全景成像卫星（SMILE）计划、空间先进太阳观测台（ASO-S）计划,以及规划中的日地拉格朗日L1点监测,将促进天基监测能力的大幅提升。地基监测方面,网络化综合监测能力快速发展,“子午工程”二期正在建设的覆盖全国和高/中/低纬的、日地空间全圈层的立体式监测网络将使我国地基监测能力步入世界先进行列。同时,国际子午圈大科学计划的有序推进标志着我国空间环境地基监测正迈出辐射全球的步伐。我国空间环境监测平台已经进入天/地基融合发展的新阶段。     

大容量Flash存储器空间辐射效应试验研究

分析了商用Flash存储器应用于航天器时应考虑的空间辐射效应和机理,并利用钴-60γ射线和重离子加速器对韩国三星公司生产的大容量Flash存储器K9XXG08UXA系列进行了抗电离总剂量试验和抗单粒子试验,以评估其空间应用可行性。试验结果显示：这一系列存储器的累积电离总剂量为50krad（Si）时,器件部分数据丢失,重...     

低轨道卫星信道特性及高路径解析度Rake接收

基于对考虑多径衰落的城市环境低轨道（LEO）卫星信道特性的分析和建模,对该环境中LEO卫星地面终端采用高路径解析度Rake合并的性能进行了研究。结果表明：此时Rake各分支的输出噪声相关,最大比合并（MRC）为次优,最小均方误差（MMSE）合并方法的性能更优。     

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。