分子污染光学效应试验研究

卫星有机材料放气产生的分子污染是卫星在轨污染的重要来源。分子污染会造成敏感表面光学性能退化甚至失效,因此必须进行评估分析。文章对在卫星真空热试验中,采用光学试片进行污染光学效应测试的数据进行了分析,并且与国内外试验数据进行了比对,发现光学试片测得的透过率损失数据较为保守,分析原因是光学试片污染沉积为液滴状,导致散射损失较大。     

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。     

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。     

多层分子污染膜光学效应建模分析与试验测量

为尽量精确地模拟多层分子污染薄膜对敏感光学元件透射率的影响,采用洛伦兹?洛伦茨公式以及波在分层媒质中的传播建立光学污染效应模型,且在建模过程中考虑过渡层。对比起见,按照ASTM E 595标准进行出气试验,以信号电缆屏蔽线PVC材料外部绝缘层和33+黑色绝缘胶带为污染源,先后沉积在石英和K9光学玻璃表面,用分光光度计和质谱计测量污染薄膜的透射率与污染成分。模型的计算值与试验测量值比较显示,二者符合性较好,验证了模型的有效性。     

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。     

污染低温凝结效应设备的研制

成功研制了星用非金属材料空间分子污染低温凝结效应环模测试设备 ,可原位、连续、定量测量星用非金属材料空间出气物在低温敏感表面上的凝结 ,给出全过程的数据和凝结量级。测试系统功能稳定、测试仪器灵敏、可实现大冷量、宽低温范围的模拟。设备致冷范围为 - 10 0℃～ 2 5℃ ,测试灵敏度为 10 - 8克 ,最优真空度达 7.0× 10 - 6 Pa。是我国目前唯一的用作星用非金属材料空间出气污染物在低温敏感表面上沉积凝结效应定量原位测试的专用环模设备。可用于空间分子污染机理的综合研究、空间分子污染的防护与控制工程。设备兼设有符合国际现行通用标准的星用非金属材料环模评价筛选系统     

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。     

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。     

航天器分子污染计算方法综述

随着对航天器长寿命、高可靠、高性能要求的不断提高,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。文章对航天器分子污染计算方法进行了总结,详细介绍了污染源、污染沉积及效应、污染传输的模型以及计算方法。     

星用非金属材料出气物成分及污染光学测试分析

文章利用新研制的分子污染出气物成分检测分析设备,对空间辐射致冷器用的几种星用非金属材料的出气污染物进行测试,分析鉴定材料出气物的成分,确定材料在真空烘烤过程中观察到的各种物质源。利用试验获得的材料出气污染物对光学参数的影响数据,并结合光学效应试验研究结果,进一步得到材料出气引起透镜光学参数变化的结果,为型号设计师提供直接的污染控制依据。     

GEO卫星整星分子污染初步预估

污染的长期累积效应是影响GEO卫星长寿命的重要因素。文章对GEO卫星整星非金属材料出气造成的分子污染进行了预估。根据扩散理论建立保守出气速率模型,基于自由分子流理论采用角系数方法计算污染分子视线传输,考虑了光化学沉积效应,对RTV胶、白漆出气造成的OSR片、太阳电池板、天线性能退化进行了估计,发现RTV胶的污染效应较为严重,白漆的污染影响可忽略不计。该结果可作为制定污染控制要求时的参考上限值。     

卫星热真空试验微波开关分子污染防护研究

某型号系列卫星在整星热真空试验中,微波开关因分子污染出现了输出功率下降的异常现象。文章对污染物成分与真空状态运动机理进行了分析,提出了阻断污染物分子传输途径的主动防护措施和阻止污染分子冷凝的被动防护措施,并通过某卫星热真空试验进行了验证。试验结果表明,防护措施有效地减少了进入开关内部的污染量,确保了开关在整个热试验过程...     

空间站诱发污染环境评估与光学表面污染分析技术综述

文章在调研NASA、ESA和俄罗斯相关研究组织的研究结果的基础上,对空间站自身运行引起的外部诱发污染环境对空间站功能表面、敏感载荷和科学试验载荷的影响以及国外在此领域的技术发展水平进行了全面的评述,阐明了深入开展空间站外部诱发污染环境分布规律和空间站表面污染分析技术研究的必要性。     

微振动对高分辨率空间相机成像影响的集成分析

文章应用集成建模思想对某型高分辨率空间相机进行了微振动影响的结构-光学集成分析。首先分别建立了该空间相机的微振动载荷模型、结构有限元模型和光学系统模型。然后对微振动载荷作用下的结构有限元模型进行动力学分析,获得空间相机各光学元件的响应位移,并输入到Code V光学模型中做光学系统仿真分析,得出MTF下降和像移情况。通过结果数据的对比分析表明,空间相机对沿坐标轴平动和转动的6种微振动载荷具有不同的响应敏感性,为改进设计、隔振抑振提供了参考。     

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。     

卫星真空热试验有机分子污染计算软件开发

文章介绍了卫星真空热试验有机分子污染计算软件的物理模型、数学模型及相关的一些重要公式,并对其主体框架、计算流程和特征设计进行了说明。该软件可以进行卫星真空热试验容器内任意位置有机分子污染量的快速计算,对试验过程起到很好的监督作用。     

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。     

空间遥感智能载荷及其关键技术

针对空间对地遥感观测任务对遥感器高分辨率和灵活性的需求,文章提出并介绍了智能空间光学载荷技术。所研制的新型载荷系统的设计思想是将微型高精度星敏感器、MEMS陀螺仪、高分辨率光学相机进行一体化设计,全面提高在轨成像时相机姿态实时性测量精度及各组件数据深耦合性。应用实时定姿定位、动态像速匹配及像差追踪校正,图像非盲反卷积等自主研究开发的最新理论和技术成果,实现遥感器在轨智能化高分辨率成像。根据智能载荷的技术特点开展了相关原理样机标定和测试技术的研究。     

真空羽流气相沉积污染初步研究

从固体表面对气体分子的作用着手分析气相羽流沉积污染的内在机理,阐述了固体表面对气体分子的物理吸附、化学吸附特性,给出吸附速率方程、脱附速率方程以及沉积速率方程,并通过区分贴壁吸附层、物理吸附层,重点研究了物理吸附层的脱附速率。选取有代表性的CO₂、NH₃、H₂O以及N₂H₄等气体,确定其物理吸附层脱附模型的参数,得到了与经验脱附率曲线较为一致的理论脱附率曲线。分析了单组元肼催化分解姿控发动机对太阳能帆板的气相沉积污染。     

薄板光学反射面面形变形驱动器集成设计

针对某光学载荷薄板反射面面形调整需求,对一种新型精密微调驱动器开展了集成设计研究。分析了柔性太阳翼冷热交变对敏感载荷的影响,设计了一种基于巨磁致伸缩材料(GMM)的主动补偿驱动器,对驱动器关键部件进行了优化。建立了驱动器的动力学模型,并利用模糊自适应PID算法对其进行闭环控制。仿真结果表明:设计的驱动器能实现较大的行程、较高的定位精度,可用于面形变形补偿。