空间环境影响对航天器材料和器件的影响

发布网友 发布时间：2024-10-23 23:57

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热心网友 时间：2024-11-09 19:43

航天器在执行任务时，空间环境中的高能粒子辐射、太阳电磁辐射、真空和微流星体等会对其材料和器件带来多种复杂影响。

首先，辐射损伤是一个关键问题。地球和木星辐射带、银河宇宙线和太阳宇宙线的高能带电粒子可导致航天器表面材料受损，形成内辐射环境，影响太阳能电池、光学表面、有机材料、半导体和集成电路等器件的性能，甚至造成永久性损伤。其中，太阳的可见光和红外辐射主要影响航天器温度，而紫外辐射虽小，但长期暴露会损伤表面材料，如增加温控涂层的吸收率和降低太阳能电池效率。

其次，重量损失是由于真空环境加速材料内部气体流失和表面吸附气体的丧失。材料在出气、辐射损伤和环境效应的共同作用下，其重量会逐渐减少，重损率是评价材料空间性能的重要指标。

空间环境中的真空放电也是一个挑战。发射和入轨过程中，航天器可能经历低气压，这可能导致高压器件和电路发生气体放电，造成功能障碍或永久损坏。

分子污染也是不容忽视的问题。有机材料的逸出物和火箭羽烟等物质在空间流动中沉积，降低观测窗和光学镜头的透明度，影响温控涂层和太阳电池的性能。

粘着和冷焊现象在真空条件下可能发生，当固体表面接触时，可能出现不同程度的粘合。在极端条件下，可能会导致轴承磨损、触点卡滞和太阳电池翼伸展困难等故障。为此，需选择不易冷焊的材料，涂抹固体润滑剂或镀覆抗冷焊材料层以减少此类问题。

最后，微流星体的沙蚀对航天器的光学表面和太阳电池造成表面损伤，这在行星际和地球空间中尤其显著。

真空、太阳电磁辐射、高能粒子辐射、等离子体、微流星体、行星大气和磁场等空间环境对航天器的运行轨道、姿态、表面材料、内部器件及其电位均会产生显著影响。