有机硅热控涂层在模拟空间环境下的原位性能

研究了热控涂层在地面模拟空间环境下的性能变化：原位测定了紫外、电子辐照过程中热控涂层的性能变化；考察了K2SiO3包覆ZnO情况对涂层性能的影响；用扫描电镜（SEM）对辐照前后涂层表面微观形貌的变化进行了观察。结果表明，无论是缩合型的硅树脂还是加成型硅橡胶，在加入ZnO填料后，耐紫外辐照的能力都有明显的提高；不同种类涂层在真空紫外辐照作用下表现出不同规律。硅酸钾包覆ZnO对于有机硅树脂和加成型硅橡胶作基料的热控涂层影响也不同。加成型硅橡胶制备得到的热控涂层有非常优异的抗电子辐照性能。     

高稳晶振在空间辐照条件下的频率特性变化

在空间恶劣环境下要求星载高稳晶振正常有效地工作,需要对其在空间辐照环境下的频率特性变化进行研究,利用地面辐照设备模拟空间辐照环境,通过不断增加辐照剂量,研究晶振相位噪声、短期频率稳定度、谐杂波以及输出功率等特性。     

航天器材料KAPTON和F4.6薄膜充电性能研究

Kapton和F4.6是两种航天器上最常用的重要热控材料,但它们都是高绝缘的有机高分子聚合物,故在充分利用它们的优良物化性质时,不能不关心它们在空间亚暴环境下表面充电的性能。为此本文在简述了新增环境温度变化的条件后,详细讨论了这两种材料在模拟空间真空、空间亚暴时电子辐照、太阳辐照及其所处环境温度变化时,它们表面电阻率随环境变化响应规律,并由此预测其充电的状态。     

防静电白色热控涂层的空间环境性能试验

通过在氧化锌晶格中掺入重金属离子，得到具有防静电功能的白色颜料，再以丙烯酸树脂为粘合剂制备出空间飞行器外表面用的ACR－1防静电白色热控涂层；研究了空间环境效应（包括紫外辐照，电子和质子辐照）对该热控涂层太阳吸收率的影响并与有机硅白色热控涂层进行了比较，地面模拟空间环境试验研究结果证明，ACR－1防静电白色热控涂层具有良好的空间稳定性。     

低αs有机硅热控涂层及其空间防护作用研究

介绍了三种有机硅热控涂层的组成、工艺及性能，井讨论了影响涂层稳定性的因素。用LAMBDA—9分光度计和扫描电镜(SEM)对在模拟原子氧(AO)环境中的有机热控涂层太阳光吸收率(αs)的变化和防护作用进行表征研究。结果表明，这些涂层均有良好的空间稳定性，对AO辐照有较强的防护效果。该研究建立了空间材料新的防护体系。尤其是9—5涂层的αs最低，性能最优越。     

热控涂层紫外辐照试验方法的研究

几种有机热控涂层在真空下进行模拟太阳紫外辐照的试验。在真空条件和大气条件下测试涂层性能的变化,以比较热控涂层在进行紫外辐照时,原位测试和非原位测试的差异。     

星用两种表面涂料电导性能评价

本文简略讨论了两种星用表面涂料956灰漆和绿漆的制备工艺;实验研究了这两种涂层室温下在模拟空间真空、电子辐照和太阳辐照环境中其电导性质随空间环境的变化。由此可以预测它们在空间轨道上运行时表面的充电状态及应用于高轨道的可能性。     

航天器用新型聚酰亚胺薄膜性能研究

原子氧是低地球轨道环境中对航天器影响较为严重的因素之一. 为了提高聚酰亚胺薄膜抗原子氧侵蚀的性能, 依据结构与性能的关系, 设计合成了新型的聚酰亚胺薄膜. 采用这种新型聚酰亚胺薄膜制备了二次表面镜, 利用地面模拟设备对热控涂层进行原子氧暴露试验, 结果表明其具有优异的耐原子氧侵蚀性能. 此外, 真空elax-elax紫外、真空elax-elax质子、真空elax-elax电子辐照等空间环境模拟试验表明, 这种耐原子氧聚酰亚胺薄膜二次表面镜热控涂层具有良好的空间稳定性.      

CEA型光学阳光反射镜的研制

光学阳光反射镜(Optical Solar Refector简称OSR)是一种组合结构体,它是由性能截然相反的两种材料组合而成。一种材料具有良好的光反射能力且有很高的电导率,另一种材料则有极好的透过率且是绝缘体。将具有适当性能的材料匹配组合,可使它们具有所要求的优异性能。其主要特点是:α_s/ε_H值较低,在真空热震,长期真空紫外辐照,高能粒子辐照等宇宙空间环境下,涂层性能稳定,宜作长期飞行卫星的外表温控涂层。在本文中,讨论了CEA型光学阳光反射镜(以下简称为铈镜)的构造原理、光性、空间稳定性、加涂工艺、粘贴方法以及工艺因素对某些性能的影响。     

应用于空间粒子探测的Si-PIN传感器电子辐照测试

长期的高能电子辐照会对Si-PIN传感器探测性能造成影响,为了考核应用器件耐电子辐照能力,采用电子辐照源模拟空间电子环境对半导体传感器进行辐照试验.试验结果表明:传感器在接收7.64×1014辐照剂量情况下,传感器能量响应能力未发生改变,计数效率稍有下降;随着辐照剂量的增大,虽然传感器漏电流不断增大,但是噪声水平较平稳,传感器的性能不影响载荷工作指标.      

星敏感器光轴热稳定性仿真分析方法

热稳定性用来衡量星敏感器光轴指向抵抗温度变化影响的能力,常用试验及仿真的方法进行分析验证.仿真方法因其高效率、低成本、可贯穿产品设计全周期等优点,已成为热稳定性分析验证的重要手段.开发了一种热 力 光联合仿真分析的方法进行星敏感器热稳定性计算.该方法集合了热分析、变形分析、成像仿真及热漂移计算等多项仿真分析过程.以某高精度星敏感器为例,进行了热稳定性计算,结果表明了该仿真方法的有效性.     

高超声速飞行器一体化防热与热控设计方法

围绕高超声速飞行器所遭遇的"热障"问题,阐述了防热与热控系统一体化设计的思想,指出将机身结构、防热与热控系统、推进系统耦合在一起进行一体化设计是解决"热障"问题的有效途径,并提出了不同任务需求的高超声速飞行器防热与热控系统方案思路.介绍了部分防热材料的性能,指出了在设计中选择防热材料的原则.对防热与热控系统的优化方法进行了探讨,指出了防热与热控系统一体化设计中涉及的关键技术,举例说明了防热与热控一体化设计的基本流程.      

精密热控技术在太极一号卫星上的应用

为探测空间引力波,中国科学院提出了太极计划,其第一步是通过近地轨道卫星太极一号对核心载荷的关键技术进行验证.由于温度稳定性直接影响干涉仪测距和加速度的测量精度,太极一号卫星提出了（T±0.1）K的高精度、高稳定度温控指标.针对该指标要求设计热控方案,从热组件的选取到单机设备的应用均依照高指标进行控制.为了保证方案实施的有效性,在热设计实现过程中进行了详细的控制.热控方案采用“恒温笼”的设计思路以及三级控温方式,采取主动与被动相结合的原则,实现了在轨飞行（T±0.005）K的高稳定性温控指标.通过对高精度、高稳定度技术的应用研究发现,热控加热方案、漏热控制、控温仪单机的分辨率、测温电路、控制算法、控制精度、测温元件的测温分辨率仍然是制约高精度控温技术的重要因素.      

纳卫星散热面与隔热层的联合设计模型与算法

纳卫星的被动热控系统对卫星舱内的温度控制及其有效载荷的可靠工作具有重要意义.散热面与隔热层设计是被动热控设计的两大关键环节.在对其进行传热学分析的基础上,建立了纳卫星散热面面积及隔热层厚度的联合设计模型和求解算法,阐述了应用这一联合设计模型与算法的具体流程,并以一太阳同步轨道纳米卫星为例,在客观分析其轨道热环境特点的基础上,对其散热面面积和隔热层厚度进行了设计计算、结果分析和仿真验证,得出了各设计参数间的制约关系,设计结果的分析及仿真验证表明:采用散热面和隔热层的联合设计可以得到较好的被动热控效果,这一联合设计模型与算法为纳卫星的被动热控系统设计提供了简便的设计计算模型和求解算法.      

Degradation of thermal control materials under a simulated radiative space environment

A spacecraft with a passive thermal control system utilizes various thermal control materials to maintain temperatures within safe operating limits. Materials used for spacecraft applications are exposed to harsh space environments such as ultraviolet (UV) and particle (electron, proton) irradiation and atomic oxygen (AO), undergo physical damage and thermal degradation, which must be considered for spacecraft thermal design optimization and cost effectiveness. This paper describes the effect of synergistic radiation on some of the important thermal control materials to verify the assumptions of beginning-of-life (BOL) and end-of-life (EOL) properties. Studies on the degradation in the optical properties (solar absorptance and infrared emittance) of some important thermal control materials exposed to simulated radiative geostationary space environment are discussed. The current studies are purely related to the influence of radiation on the degradation of the materials; other environmental aspects (e.g., thermal cycling) are not discussed. The thermal control materials investigated herein include different kind of second-surface mirrors, white anodizing, white paints, black paints, multilayer insulation materials, varnish coated aluminized polyimide, germanium coated polyimide, polyether ether ketone (PEEK) and poly tetra fluoro ethylene (PTFE). For this purpose, a test in the constant vacuum was performed reproducing a three year radiative space environment exposure, including ultraviolet and charged particle effects on North/South panels of a geostationary three-axis stabilized spacecraft. Reflectance spectra were measured in situ in the solar range (250–2500 nm) and the corresponding solar absorptance values were calculated. The test methodology and the degradations of the materials are discussed. The most important degradations among the low solar absorptance materials were found in the white paints whereas the rigid optical solar reflectors remained quite stable. Among the high solar absorptance elements, as such the change in the solar absorptance was very low, in particular the germanium coated polyimide was found highly stable.     

空间用反应烧结碳化硅反射镜坯体制备技术研究

采用凝胶注模(gel-casting)成型工艺并结合一种先进的消失模技术, 制备了具有各种不同轻量化结构形式的碳化硅(SiC)陶瓷素坯, 目前制备的背部半封闭素坯最大尺寸为1080 mm×820 mm; 素坯经过脱模、干燥、脱脂和反应烧结等, 可得到空间用SiC反射镜坯体. 对反应烧结碳化硅(RB-SiC)反射镜坯体的表面进行了光学加工, 并且测试了其各项性能. 结果表明, 所制备的RB-SiC陶瓷内部结构均匀致密; 力学性能和热学性能优异, 弹性模量、抗弯强度、断裂韧性和热膨胀系数分别达到了330 GPa, 340 MPa, 4.0 MPa•m1/2和2.6×10-6 K-1; 镜体经抛光后的表面粗糙度RMS值优于3 nm, 可作为空间用反射镜的候选材料.      

导航卫星原子钟舱温度控制方法及其验证

原子钟是导航卫星的重要组成部分,可为卫星系统提供高准确及高稳定度的时间频率源.原子钟工作性能与环境温度变化密切相关,为保证其在轨连续、稳定运行,热控系统需为其提供良好的工作温度环境.本文以某导航卫星原子钟舱温度控制为研究内容,给出原子钟舱热控设计方案、控制算法,并进行仿真分析和试验验证.在轨遥测数据表明,卫星原子钟舱热控方案和控制算法设计合理,仿真分析及试验结果有效,各原子钟在轨工作温度满足要求,原子钟温度稳定度满足并优于设计指标近一个数量级.     

基于紫外纳米压印光刻的氟化混合物模板制备

不同特征尺度和不同周期的氟化混合物软复制模板通过使用硅主模板和紫外纳米压印光刻技术制备而成。与聚二甲基硅氧烷和其它聚合物材料比较,此处使用的光刻胶拥有优良的性能,比如优良的机械强度,低表面能和良好的热稳定性。在紫外和热纳米压印工艺中,主模板被用作印章。实验结果表明,转移到基底上的图案与主模板非常一致。所制备的氟化混合物复制模板不仅仅适合紫外纳米压印,也适用于热纳米压印,并且所加工的复制模板还被用于制备光电器件以实现传感、成像、探测、通信和数据存储等领域中的相关功能。     

“高分四号”卫星相机在轨温度分析及热设计优化

随着空间相机分辨率日益提升,对光机主体等核心部组件的温度稳定性和均匀性要求也越来越高,地球静止轨道（GEO）空间外热流复杂且恶劣,实现相机高精度热设计挑战极大。针对"高分四号"卫星相机热设计的难点和特点,基于结构热控一体化的设计理念,采取了入光口热流屏蔽、间接辐射控温、散热面耦合等热控技术,实现了相机高精度控温;分析了相机入轨4年的温度数据及符合情况,验证了相机热设计的正确性,并根据在轨运行情况提出了热设计优化建议,为进一步提升地球静止轨道相机控温精度、降低热控资源提供支撑。