空间微小碎片累积撞击损伤效应加速模拟研究

利用等离子体驱动微小碎片加速器对太阳同步轨道上太阳电池在轨10年遭遇微小碎片超高速撞击的累积损伤效应进行了加速模拟, 获得了电池性能参数的损伤结果, 并与所建立的损伤评估模型的预测结果进行了分析比较, 二者基本一致.     

基于氧负离子PIG源的原子氧产生装置

近地轨道能量为5eV的原子氧对航天器表面影响的地面等效模拟, 是世界各航天国家竟相研究的重要领域. 本文介绍一种基于氧负离子PIG源的原子氧产生装置, 本装置由永磁PIG离子源、两电极引出系统、电子过滤器、单透镜、减速电极和样品架组成. 目前, 这一装置已安装在中国科学院空间科学与应用研究中心小碎片加速器上, 并开展了初步实验. 当离子源放电电流50mA, 在2kV和3kV的引出电压下, 引出的氧负离子分别为200μA和300μA. 并开展了减速实验和kapton膜的溅蚀研究. 由于原子氧装置和小碎片加速器供用同一个靶室. 因此, 这一安排还可以同时开展小碎片和原子氧对空间材料的撞击和侵蚀的研究.     

空间微小碎片对低轨道航天器太阳电池表面撞击损伤研究

低轨道空间微小碎片密度相对较高,对太阳电池等大面积暴露材料的累积撞击损伤效应是航天器设计中应考虑的主要问题之一.以典型的太阳同步轨道为例分析和计算了太阳电池表面所遭遇的微小碎片通量,进行了微小碎片的撞击损伤模拟实验,并建立了撞击损伤方程.根据碎片通量分布及撞击损伤方程计算了微小碎片的超高速撞击所产生的太阳电池表面的面积损伤率,通过光学透射率的实验测试并结合理论模型,对碎片导致的太阳电池光学透射率衰减进行了计算和分析.结果表明,10a累积撞击导致的太阳电池表面的面积损伤率平均约为0.61%,严重时达到2.3 关键词： 微小碎片 超高速撞击 太阳电池 玻璃盖片     

Distribution of charged lunar dust in the south polar region of the moon

Lunar dust is one of the most threatening problems confronting the return of human beings to the moon. In this work we studied the spatial distribution behavior of charged lunar dust in the solar wind plasma environment in the south polar region of the moon and considered the influence of a mini-crater using Spacecraft Plasma Interactions Software. The distribution of dust and plasma at low solar altitude angles of 20° and 0° was studied, and the spatial density of lunar dust was ~10^10.4 m^-3 and ~10^11.5 m^-3, respectively. This is because a higher surface potential will result in transportation of small dust particles and photoelectrons can also neutralize positively charged lunar dust. The dust density in the plasma void region created by a mini-crater with a 5 m high wall was studied. We obtained a quasi-neutral electric environment in the plasma void region of the mini-crater, and the dust density was about a magnitude lower than that in other regions. The dust risk to a spacesuit is much lower on the nightside than on the dayside, but there is severe charged lunar dust transport in the region between light and shade, which is dominated by the difference in surface and plasma potential caused by photoelectrons.     

临近空间大气中子环境的仿真研究

以大气模型、宇宙线模型和地磁截止刚度模型为基础,利用蒙特卡罗方法在国内首次建立了临近空间大气中子环境的计算机仿真模型,分别研究了银河宇宙线、太阳宇宙线诱发的大气中子环境分布规律以及地磁场屏蔽作用对大气中子环境的影响.通过与国外相关模型对比,证明本仿真模型是准确、可靠的,对太阳质子事件的详细分析,弥补了国外已有模型中的不足.该模型可用于临近空间大气中子诱发的元器件单粒子效应评估,以及航空机组人员飞行期间所接受的辐射剂量分析. 关键词： 临近空间 大气中子 单粒子效应 蒙特卡罗     

利用超高速撞击产生的等离子体测量微粒速度的方法研究

超高速微粒在与靶物质撞击时会形成瞬时的等离子体.本文首次设计出两种传感器收集等离子体获取微粒到达传感器的时间,然后通过飞行时间法测量超高速微粒的速度.在等离子体驱动微小碎片加速器上开展了原理实验,采集到了微粒撞击产生的等离子体信号,测量到了超高速微粒的速度,验证了这种时间测量精度高、信噪比高的全新超高速微粒速度的测量方法.     

微小空间碎片撞击诱发放电效应研究

微小空间碎片超高速撞击航天器表面, 能够抛射出高密度的等离子体云团, 如果撞击发生在航天器的高充电表面或带电部件等敏感区域, 撞击等离子体将会诱发放电, 该机制已经引起了广泛的关注, 但是相关研究还十分欠缺. 本文利用等离子体驱动微小碎片加速器加速200 μm的微粒, 通过模拟实验开展微小空间碎片撞击诱发放电的研究, 获得了典型的实验结果, 对撞击诱发放电信号的特征进行了分析. 关键词： 微小空间碎片 撞击诱发放电     

超高速空间微小碎片撞击充电材料诱发的放电

空间微小碎片与航天器表面超高速撞击, 能够抛射出等离子体, 在高充电的航天器表面诱发静电放电, 是可能引发航天器异常的一个重要因素. 本文利用等离子体驱动微小碎片加速器对充电材料进行超高速(3 km/s)撞击模拟实验, 通过观测放电脉冲信号来研究因撞击产生的等离子体诱发的放电, 得到较好的实验现象, 初步确认了超高速碎片撞击充电材料诱发放电的机理.     

基于氧负离子PIG源的原子氧产生装置

近地轨道能量为5eV的原子氧对航天器表面影响的地面等效模拟,是世界各航天国家竟相研究的重要领域.本文介绍一种基于氧负离子PIG源的原子氧产生装置,本装置由永磁PIG离子源、两电极引出系统、电子过滤器、单透镜、减速电极和样品架组成.目前,这一装置已安装在中国科学院空间科学与应用研究中心小碎片加速器上,并开展了初步实验.当离子源放电电流50mA,在2kV和3kV的引出电压下,引出的氧负离子分别为200μA和3001μA.并开展了减速实验和kapton膜的溅蚀研究.由于原子氧装置和小碎片加速器供用同一个靶室.因此,这一安排还可以同时开展小碎片和原子氧对空间材料的撞击和侵蚀的研究.     

空间微小碎片超高速撞击诱发的等离子体特性研究

空间微小碎片超高速撞击航天器表面可产生稠密的等离子体,随着等离子体的扩散可导致静电放电及电磁干扰脉冲的发生,近而威胁航天器在轨安全.本文利用等离子体驱动微小碎片加速器研究了质量为10 5g的空间碎片撞击产生的等离子体基本特性,给出了等离子体总电荷与微小碎片速度之间的关系,获得了等离子体扩散速度参数及等离子体电子密度随时间和空间的演化关系,研究结果对于揭示空间微小碎片撞击诱发放电和电磁干扰脉冲形成的机理具有重要意义.