原子氧防护涂层的研究

空间材料暴露在原子氧环境中,材料表面会受到原子氧的攻击造成表面衰退,引起材料氧化和质量损耗,甚至会导致材料失效,从而减少飞行器寿命,研究发现:大多数聚合物和复合材料对原子氧敏感;金属中的银、锇易被氧化,这主要是有机物多含碳、氢、氧、氮等元素,它们具有较高的反应效率,生成挥发物;银、锇的反应速率快,通常生成氧化物,能够观察到宏观变化。因此,对飞行器上常用的材料进行防护是十分必要的,不同的材料有不同的防护方法,本文主要介绍了常用Kapton、石墨/环氧树脂等结构材料的防护,对功能材料如光学材料、热控涂层等的防护也作了介绍。研究表明:材料的氧化多发生在粗糙表面,而均化层的利用可覆盖材料表面的凸起和裂缝,提供光滑的表面。此外,文章还对涂层厚度与原子氧通量的关系、涂层厚度与产生的表面缺陷形状的关系作了定性分析和讨论。     

基于不同成核层的碳化硅基底反射镜特性研究

不同的成核材料对金属Ag薄膜生长具有不同的细化作用,材料晶格常数差异会导致不同薄膜材料在生长过程中产生不同的表面弛豫现象,导致薄膜生长模式差异。由于材料特性及制备工艺限制,成型SiC材料表面和坯体中会存在一定的孔洞缺陷,抛光后的SiC,特别是反应烧结SiC基底表面粗糙度依然较大,表面镀制的金属膜由于对基底形貌的复制,具有较大的散射,影响光学系统的成像品质。为改善具有表面孔洞RB-SiC材料的表面特性,利用热蒸发工艺分别在抛光RB-SiC表面沉积了10nm厚的Cr、Ti、Ge三种不同成核材料,对孔洞形貌改变、表面粗糙度进行分析;并进一步研究了RB-SiC基底沉积三种成核材料金属Ag反射镜的特性。研究结果表明,由于材料晶格常数差异导致不同薄膜材料在生长过程中产生的表面弛豫强弱不同,Cr、Ti、Ge三种成核材料在RB-SiC表面孔洞中的生长方式不同;金属Ti具有更好的孔洞修补能力,并且沉积100nm金属Ag后对可见光谱的杂散光最小。     

磨加工对锰锌铁氧体磁芯性能的影响

磨加工对初始导磁率μ=3000的锰锌软磁铁氧体材料的EE—19型磁芯的性能的影响十分明显。在不同等级的磨削加工后,其μ值(测电感量L)可相差30～65％,甚至86％之多,究其原因,认为是细磨与抛光减小了磁芯表面的接触间隙从而减小了磁阻Rm;也减薄了残余应力层,而残余应力层将通过材料的磁致伸缩效应而使磁芯的性能恶化。适当的热处理工艺可消除残余应力,恢复材料的磁特性。     

表面势垒与表面能级的关系和实验探究

对半导体表面势垒与表面能级的关系进行了理论研究。用薛定谔方程和矩阵理论推导出表面电子波函数能量的本征方程,给出表面势垒与表面能级间的非线性关系。用计算机给出了不同表面势垒下表面能级解集的模拟曲线。模拟结果表明:不同的表面势垒,表面能级的数量和对应的分布不同,表面势能较低时,表面能级及对应的表面态主要集中于低能量区;表面势能较高时,表面能级或表面态均匀分布于较大的能量范围。实验探测了不同绒面的半导体光生载流子寿命,发现绒面结构不同的半导体光生载流子寿命不同;为提高光电器件的转换效率,应避免绒面上出现尖锐的微结构,尽量使尖锐处适度钝化。理论研究和相关的物理解释对提高半导体器件光电转换效率有一定的参考意义。     

激光加热辅助切削氮化硅陶瓷实验研究

针对航空航天领域广泛应用的氮化硅陶瓷材料,采用激光加热辅助的方法进行了切削 实验研究。分析了激光能量、切削深度、切削速度、进给量等加工参数对切削力及比切削能 的影响规律;采用SEM对加工过程中产生的连续切屑进行观测分析,探讨了加热辅助切削的 材料塑性去除及切屑形成机理;分析了不同切削状态的刀具磨损形式及磨损原因;测试了加 工后的表面粗糙度与表面形貌,表明激光加热辅助切削氮化硅陶瓷可以在保证加工效率的同 时得到良好的加工质量,并且不产生亚表面裂纹。
     

PCD刀具对钛合金高速切削表面粗糙度影响的研究

选择合理的刀具材料和切削用量是切削加工中十分重要的环节。所以本文采用单因素实验法,对钛合金高速切削中的刀具材料进行研究,对比不同刀具材料在钛合金高速切削过程中的已加工表面的粗糙度,得出PCD刀具能在钛合金高速切削中得到较好的表面粗糙度。     

激光表面强化技术

激光表面强化技术/高彩桥哈工大//航天工艺材料简讯。1987.1期8～9P//159厂情报资料室 激光表面强化(以相变硬化为例)有许多优点是传统的工艺所无法比拟的:1.加热快、冷却快、淬硬层中组织异常细腻,硬度比一般淬火的高15～20％;2.仅使工件表面少量金属加     

几种空间材料激光刻蚀的可行性研究

文章针对Kevlar／环氧蜂窝板热冲击试验中发现镀膜刻蚀栅条断裂的现象,提出改进蜂窝板表面状态的两种措施：（1）在Kevlar表面贴Tedlar薄膜;（2）在Kevlar表面贴胶膜。文章介绍了两种对激光吸收率不同的Tedlar膜和三种空间用胶膜材料在真空镀膜以后,用激光刻蚀后材料的微观表面状态、基体损伤等情况,最后得出这几种材料的激光刻蚀可行性结论。     

酸洗工艺对铸钢S-04和S-08氢脆倾向性影响

通过酸洗后试件含氢量测定和试样氢脆延迟破坏试验,对S-04和S-08两种低铬不锈钢材料在不同化学酸洗工艺参数下产生的氢脆性影响进行了研究.研究表明2种低铬不锈钢材料可以采用化学酸洗法去除氧化皮,且随着酸洗时间的延长、酸洗液温度和浓度的升高,材料含氢量会增加,但不会产生脆性断裂.另外,还确定了适合S-04和S-08这2种材料表面酸洗的工艺规范,并对盐酸-硫酸混合溶液对基体材料的腐蚀性进行了研究.研究表明该酸洗液浸蚀能力较强,必须添加缓蚀剂来减轻对金属基体的腐蚀.     

C/C组合喉衬烧蚀试验方法及微观形貌对比

发展了一种C/C组合喉衬的烧蚀试验方法,采用该方法对C/C原始材料和经过热化学烧蚀后的C/C材料进行含铝工况试验,对比研究粒子对C/C材料表面微观形貌的侵蚀作用。试验表明,该方法能准确反映材料的实际烧蚀性能,确保对比材料烧蚀性能是在同工况下进行,也适用于各类不同喉衬材料的烧蚀性能对比。研究认为,热化学烧蚀起主导作用,有无粒子侵蚀对C/C材料烧蚀率的影响不大;粒子侵蚀对收敛段区域微观形貌影响最为严重,1号试件纤维单丝最尖锐,3号无锥尖形貌,2号呈圆台形貌,喉部区域无铝工况的纤维单丝比含铝工况尖锐;组合喉衬2号和3号因材料表面粗糙度的不同,造成微观形貌和烧蚀率差异,说明经烧蚀后的C/C材料再次烧蚀,其性能大幅下降,材料表面粗糙度越大,烧蚀率越大。     

An extensive phase space for the potential martian biosphere

We present a comprehensive model of martian pressure-temperature (P-T) phase space and compare it with that of Earth. Martian P-T conditions compatible with liquid water extend to a depth of ～310?km. We use our phase space model of Mars and of terrestrial life to estimate the depths and extent of the water on Mars that is habitable for terrestrial life. We find an extensive overlap between inhabited terrestrial phase space and martian phase space. The lower martian surface temperatures and shallower martian geotherm suggest that, if there is a hot deep biosphere on Mars, it could extend 7 times deeper than the ～5?km depth of the hot deep terrestrial biosphere in the crust inhabited by hyperthermophilic chemolithotrophs. This corresponds to ～3.2% of the volume of present-day Mars being potentially habitable for terrestrial-like life.     

Detector of Micrometeoroid and Artificial Space Debris Particles

The mathematical model of a space debris detector based on inflatable metal-dielectric-metal (MDM) film structure is presented. The efficiency of its implementation for detection of space debris particles at different altitudes is estimated, and the information obtained by the detector is investigated.     

兆瓦级探月火箭空间核电源系统设计与性能研究

针对目前空间核电源在深空探测领域功率不足的问题，结合热离子热电转换空间核电源和碱金属热电转换空间核电源的发电方式，提出一种新型空间核电源。计算堆芯有效增殖因子、功率峰值因子、冷却剂空泡系数和停堆深度等安全性参数，并通过分析接收极功函数和碱金属热电转换系统电流密度等性能参数。之后，对比耦合发电系统与原热离子热电转换空间核电源和碱金属热电转换空间核电源的效率，发现新型耦合发电系统发电效率分别较另两种发电系统提高约6％和约10％。最后建立动态模型进行分析，确保核电源可以稳定运行，为大功率核电源设计提供理论依据。     

月球表层采样样品智能确认方法

表层采样是月球采样探测的重要方式，样品智能确认有助于提升工作效率与复杂问题处理能力。结合月球表层采样铲挖工作过程，分析了铲挖过程中臂载相机图像的特点，模仿有人参与识别过程，提出了层次解耦的月球样品智能识别流程，利用深度学习方法构建了一类深度卷积识别网络，完整地描述了图像、特征、标记在网络中的正反传递关系，并在月球表层采样地面试验中进行了验证，结果表明该方法对不同光照、不同背景、不同过程、不同形态的样品，具有较好的泛化识别能力，误识别率优于8.1%，平均单幅识别时间约0.7 s。     

深空探测器定位在太阳系中特殊点上的有关问题

由于某些探测任务的需要,要将空间探测器定位在日-地空间的适当 位置上,日-地系统中的5个平动点就是首选的位置。因其平动点是否稳定关 系到探测任务能否完成,如果不稳定又如何采取轨控策略是任务的关键。鉴于 这一点,本文将阐明5个平动点的动力学特征,特别是对3个不稳定的共线平动 点Li(i=1,2,3),给出相应的轨控条件,并以仿真计算结果表明,采用一定的轨 控方式,可以使探测器保持在Li附近而不远离。     

月球采样机械臂系统设计及试验验证

在对月球采样返回任务需求及探测器系统任务剖面进行分析的基础上，设计并研制了一种轻量化、大负载、高精度、宽采样范围月球采样机械臂系统。该系统主要由4自由度机械臂及两种不同采样形式的末端采样器组成，可对不同指定区域浅层月壤进行铲、挖、浅钻等多形式采集。在综合考虑机械臂系统器上布局的基础上，基于运动学模型对采样机械臂的可达采样区域进行仿真分析，提出采样机械臂月面采样策略。基于等尺寸着陆器模拟平台，开展了针对3种不同密实度模拟月壤的采样试验，采样试验结果表明在可达采样空间内，采样机械臂对不同密实度月壤均具有较好的适应性，最大采样深度可达30 mm，最大单次采样量可达270 g，单次采样时间小于2 min。     

深空探测器推进系统

以技术较成效的月球探测器、火星探测器推进系统为重点，介绍了国外深空探测活动的情况。简述了深空探测对推进系统的需求、我国航天器液体推进技术的现状。认为我国的推进技术经一些适应性发展，即可满足深空探测的需求，并且设想了我国近期较为可行的深空探测器推进系统方案。     

Comparison of advanced propulsion systems in cislunar space

Chemical engines fueled by LOX/aluminium powder, oxygen-fueled ion engines, solid core nuclear reactor engines and nuclear light bulb engines are analysed for transportation purposes in cislunar space. The markets envisaged are the nuclear waste disposal on the lunar surface and/or support of SPS construction in GEO. It is shown that the most fuel efficient permanent space transportation system is not necessarily the most economical choice due to high hardware cost.     

Survival of spores of the UV-resistant Bacillus subtilis strain MW01 after exposure to low-earth orbit and simulated martian conditions: data from the space experiment ADAPT on EXPOSE-E

In the space experiment "Molecular adaptation strategies of microorganisms to different space and planetary UV climate conditions" (ADAPT), bacterial endospores of the highly UV-resistant Bacillus subtilis strain MW01 were exposed to low-Earth orbit (LEO) and simulated martian surface conditions for 559 days on board the European Space Agency's exposure facility EXPOSE-E, mounted outside the International Space Station. The survival of B. subtilis MW01 spores from both assays (LEO and simulated martian conditions) was determined by a colony-formation assay after retrieval. It was clearly shown that solar extraterrestrial UV radiation (λ≥110?nm) as well as the martian UV spectrum (λ≥200?nm) was the most deleterious factor applied; in some samples only a few spore survivors were recovered from B. subtilis MW01 spores exposed in monolayers. However, if shielded from solar irradiation, about 8% of MW01 spores survived in LEO conditions, and 100% survived in simulated martian conditions, compared to the laboratory controls. The results demonstrate the effect of shielding against the high inactivation potential of extraterrestrial solar UV radiation, which limits the chances of survival of even the highly UV-resistant strain of B. subtilis MW01 in the harsh environments of outer space and the martian surface.     

Reconfigurability in planetary surface vehicles

Traditionally, space systems have been built for fixed requirements and optimized for highest performance. Future systems for human exploration of Moon and Mars, however, require focus on new architectural strategies geared towards increased affordability and survivability in addition to performance. Reconfigurability is a new paradigm in system design that enhances these qualities. Reconfigurable systems can attain different states with new or modified capabilities, as required with changing needs, over time. Such systems can lower mission costs through mass savings by efficient use of a fixed set of hardware for multiple functions. Their survivability is improved through their ability to reconfigure into different states so that some level of over-all functionality is retained. This study, with a focus on planetary surface vehicles, presents a methodology for determining optimal designs of reconfigurable systems. It also proposes metrics for assessing the impact of reconfigurability. It is found that for the specific scenario considered, the mass utilization efficiency in a fleet of reconfigurable vehicles is increased by 27% while the survivability can be increased by a factor of 3.