真空、辐射、冷黑——航天空间环境模拟

航天器空间多因素环境协同效应研究沈自才;邱家稳;丁义刚;刘宇明;赵春晴【摘要】The necessity of study on synergistic effect of space environments is analyzed. Some synergistic effects such as electron, proton and ultraviolet, atomic oxygen and ultraviolet, atomic oxygen and space debris, discharging induced by space debris and contamination induced by space environment were discussed. The present state and perspectives of study on synergistic effects were discussed and proposed. Some advices and countermeasures of systemic study on mechanism, simulation, test method, forecasting technique were given.%文章首先对空间多因素环境协同效应研究的必要性进行了分析,然后对不同空间环境因素间的协同效应,如带电粒子与太阳电磁辐射、原子氧与紫外、原子氧与空间碎片、空间碎片诱导放电及空间环境诱导污染效应等进行了探讨,最后对开展空间多因素环境协同效应的现状和方向进行了讨论,给出了系统开展空间多因素环境协同效应机理、模拟技术、试验方法、仿真及预示技术研究的建议和对策.【期刊名称】《中国空间科学技术》【年(卷),期】2012(032)005【总页数】7页(P54-60)【关键词】空间环境;多因素协同;效应分析;航天材料;航天器【作者】沈自才;邱家稳;丁义刚;刘宇明;赵春晴【作者单位】北京卫星环境工程研究所可靠性与环境工程重点实验室,北京100094;中国空间技术研究院,北京 100094;北京卫星环境工程研究所可靠性与环境工程重点实验室,北京 100094;北京卫星环境工程研究所可靠性与环境工程重点实验室,北京 100094;北京卫星环境工程研究所可靠性与环境工程重点实验室,北京100094【正文语种】中文1 引言航天器在轨运行期间所面临的空间环境包括真空、低温与冷黑、带电粒子辐射、太阳电磁辐照、空间碎片、微流星体及原子氧等［1-2］。

撰文 / 周岫彬 （中国航天科技国际交流中心）航天员进驻“太空之家”，在空间站里“安居乐业”，执行各项科研任务。

为了让空间站顺利完成建造及稳定运营，执行出舱任务也成为航天员的一种常态。

出舱活动的航天员要面临超低温、宇宙射线、真空环境、太空垃圾等考验，他们要如何应对，又有哪些“黑科技”在保障航天员的安全呢？16APR.Copyright©博看网. All Rights Reserved.2022太空中航天员的出舱活动被称为太空行走，是指航天员穿着舱外航天服离开载人航天器乘员舱，进入太空的行为。

一般分为两类：基于太空轨道的出舱活动，如空间站和载人飞船；基于地外星球的出舱活动，如登陆月球、火星等。

出舱活动是载人航天活动的重要组成部分，也是载人航天的一项关键技术。

出舱活动使航天员直接进入太空，消除了航天器舱壁对航天员的限制，大大拓展了人类在太空的活动范围。

通过出舱活动，航天员在航天器舱外执行组装、维修、实验、建造、生产、释放卫星等各种任务，让人类更好地认识太空、进入太空，开发和利用太空资源。

试验验证类出舱活动主要验证出舱活动系统的可行性、安全性和可靠性的相关技术，如验证新一代航天服等出舱相关装备和产品。

空间作业型出舱活动主要包括小型航天器的回收、修整与释放，舱外设备转移、安装、维护与管理，空间设施的组装、维修与建造，紧急太空救援，月面工作、登陆火星工作及地外星球的科研、生活设施建设等。

空间实验型出舱活动主要有天文观测和对地观测，空间生命科学和生物技术实验，空间流体力学实验，空间材料加工实验，微重力科学实验，空间生活技术实验。

延伸阅读出舱任务有哪些17“感觉良好”谈何容易2003年执行神舟五号载人飞行任务时，航天英雄杨利伟返回地面后的一句“感觉良好”令人振奋。

2008年，执行神舟七号载人飞行任务的航天员翟志刚出舱时遇到两次突发状况，把舱门撬开之后，他的一句“我已出舱，感觉良好”令人安心。

“感觉良好”，已成为中国航天员出舱时报平安的“传统”用语，也成为中国开启空间站时代之后我们经常能听到的“热词”。

空间环境模拟设备大热流内仿形模拟器设计杭满福【摘要】The new large heat flow simulator in profiling for space environment simulation equipment is introduced. The heater of the simulator is made of graphite. Commonly used quartz lamp array infrared simulator, the metal heated cage infrared simulator, solar simulator, and the graphite simulator were compared.%介绍了一种新型的采用石墨作为发热体的空间环境模拟设备--大热流内仿形模拟器,并与空间环境模拟设备通常所采用的石英灯阵红外模拟器、金属加热笼红外模拟器和太阳模拟器进行了比较.【期刊名称】《真空与低温》【年(卷),期】2011(017)001【总页数】3页(P45-47)【关键词】空间模拟;热流模拟器;石墨【作者】杭满福【作者单位】兰州真空设备有限责任公司,甘肃,兰州,730050【正文语种】中文【中图分类】V416.81 引言卫星及其航天器在进入空间轨道飞行阶段后，长期处于真空和冷黑的空间环境中，同时接受空间外热流与卫星内部热流的共同影响。

空间环境模拟设备是为了在地面模拟太空的“冷黑”、“高真空”和“外热流”等环境而研制的一种大型多功能综合设备，是卫星及其航天器等在地面进行各种性能、可靠性和长寿命试验的关键设备[1～7]。

大热流内仿形模拟器设计正是用于空间环境模拟试验，用来模拟卫星部件在空间环境下瞬间受到自身内部产生的大热流辐射效应。

由于模拟辐射热流密度最大达到500 kW/m2，模拟辐射面积为1 m2，总加热功率取1.1倍的富裕系数，其设计为555 kW，且整个模拟加热器安装于卫星部件的局限锥形内腔内，故与通常空间外热流模拟所采用的太阳模拟方法和红外模拟方法相比较，具有模拟辐射热流密度大，设计结构复杂，测控难度高等特点。

星球浪漫，彰显中国航天硬实力：2023年中考语文作文时新热点素积累材引言：据中国载人航天工程办公室消息，北京时间2022年9月17日17时47分，经过约5小时的出舱活动，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，完成出舱活动期间全部既定任务，航天员陈冬、航天员蔡旭哲已安全返回问天实验舱，出舱活动取得圆满成功。

人类自古以来就对神秘的宇宙充满了向往。

从嫦娥奔月的美丽传说，到明代万户的勇敢尝试，人们一直想揭开太空神秘的面纱，这份好奇心和想象力正是人类探索太空的不竭动力。

随着科学的发展，“嫦娥”奔月，“祝融”探火，“羲和”逐日这一次次的成功，代表这我们伟大的祖国，伟大的航天事业，叩问苍穹跨越星球的脚步必将越走越远……星球浪漫：嫦娥奔月、祝融探火、羲和逐日，中国人上演跨越星球的浪漫“嫦娥”探月、“祝融”探火、“羲和”逐日，中国人向着月球、火星、太阳等星球不断进发，叩问苍穹的脚步不曾停歇，远古神话梦想一个个变成现实。

“诸神传说”的成真，承载着中国人探索浩瀚宇宙的雄心与浪漫，跨越星球的背后是航天央企和无数航天人的智慧与心血。

“嫦娥”奔月2020年12月，就在嫦娥五号顺利从月球带回约2公斤月壤之际，一张旧报纸爆红网络。

这份2005年的《科学发现报》报道了中国探月“绕、落、回”三步走战略及时间表，同一版面还列举了日本、印度、俄罗斯及美国的探月计划。

但令人唏嘘的是，只有中国如期实现了自己立下的“探月Flag”。

“只有中国当真了”。

回望“嫦娥”奔月之路，这是一条稳扎稳打的跨越之旅。

2007年，嫦娥一号顺利进入月球轨道并传回月球三维影像；2010年，嫦娥二号实现了准时发射、准确入轨、直接地月转移、成功环月；2013年，嫦娥三号首次实现了我国航天器在地外天体软着陆和巡视勘察；2019年，嫦娥四号在人类历史上首次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视勘察，首次实现了月球背面同地球的中继通信；2020年，嫦娥五号首次实现我国地外天体采样返回。

《航天器空间环境效应与防护技术》课程建设及教学思考根据国家航天局公开的报道，未来二十年将是我国航天科技活动井喷式发展的时代。

我国将陆续完成“长征”系列新一代大推力运载火箭的研制任务、具有航天员长期活动的“天宫”空间站的发射组建工作、2029年实现载人登月，2030年实现发射采样返回的火星机器人以及小行星探测等任务。

随着我国航天科技事业的蓬勃发展，对航天专业的高科技青年人才的需求也日益增长。

航天类高等院校承担着为国家航天科技培养专门人才的重要历史使命，迫切需要做到与时俱进，将航天科技专业基础知识与日新月异的前沿技术有机贯通起来，培养具有扎实专业基础和开拓性视野的创新型人才，为使我国早日迈入世界航天强国奠定雄厚的智力基础。

1-3《航天器空间环境效应与防护技术课程》是航天类相关专业重要的专业基础课程，该课程主要介绍航天器在空间飞行期间所经历的高真空、冷黑、辐射、微重力，微流星、等离子体等苛刻空间环境及这些环境因素对航天器在轨运行的影响效应，课堂教学中具有很强的理论性。

而飞行器设计、人机与环境工程等航天专业的本科生、研究生在课题学习和研究中主要着重于针对这些环境效应的地面模拟试验方法和理论防护设计。

这就造成当前专业基础理论与实际研究工作的脱节，不能有效激发学生的学习与研究兴趣，致使学生在课题研究中不能将理论与实际具体工作有机的融会贯通。

有效解决这一理论与实际工作脱节的问题对于优化学生的知识结构、视野和激发学生的研究兴趣及创新精神将大有益处。

1 《航天器空间环境效应与防护设计》课程简介航天器在研制、发射、入轨、返回过程中要先后经历地面环境、发射环境、轨道（空间）环境、返回环境等四个阶段，其中空间环境对航天器的影响最为重要。

人类航天活动积累的经验证明，70%的航天器故障是由空间极端环境造成的。

由于航天器研制、发射周期较长、耗资巨大，一旦出现故障，很难进行维护且维修成本高昂。

不仅造成经济上的巨大损失，在政治、军事和国防安全方面也将产生巨大负面影响。

文章编号:100621630(2008)0620047205对接机构真空热试验外热流模拟方案研究秦文波,程惠尔(上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240) 摘　要:根据对接机构的结构特点和真空热试验要求,提出了红外笼、电加热片,以及红外笼+加热片组合3种对接机构外热流模拟方案。

仿真计算了在真空罐模拟环境中各方案对接机构构件的稳态温度分布,并与轨道环境进行了比较,确定了最大温差构件。

结果表明:红外笼方案较简单,适于正样飞行产品;电加热片和红外笼+加热片方案的地面模拟准确性较佳,适于初样地面产品试验。

关键词:对接机构;真空热试验;外热流模拟;红外笼;加热片中图分类号:V524.3 文献标识码:AS tudy on Simula tion of External Flux in Vacuum Ther mal Test of Docking MechanismQ IN We n 2bo ,C H EN G Hui 2er(School of Mec hanical Enginee ring ,Sha nghai Jiaotong Univer sity ,Shanghai 200240,China)Abstract :Acco rding to t he str uctural cha racteristic a nd the te st demand of docking ,three sc hemes f or external flux simula tio n which we re inf rared heating ca ge ,hea ting chip and inf rared heating cage +heating c hip were pre sented in t his paper.The stable tempe rature distr ibutio n in vac uum ta nk simulated environment of various co mponents of docking mechanism for the 3schemes wa s calculated by simula tio n ,and re sult s we re compar ed to t hose in or bit e nvironment.The component with maximum temperature diff erence wa s identified.The study showed t hat t he scheme of inf rared hea ting cage was simple ,whic h wa s suitable for flying ,a nd the schemes of heating chip a nd inf rared hea ting cage +heating chip was more accurate ,which wa s suitable fo r ground test.Keyw or ds:Docking mechanism ;Vacuum thermal te st ;External f lux simulation ;In f ra red heating cage ;Heating chip 收稿日期22;修回日期226 作者简介秦文波(66—),男,博士生,研究方向航天器热分析和热防护。

航天器空间环境模拟试验方法浩瀚的宇宙给人类提供了广阔的探索空间，但在宇宙空间中存在着极端的环境因素，如真空、高低温、辐射等，对航天器的性能和可靠性提出了极高的要求。

为了确保航天器在宇宙环境中能够正常运行，航天科技领域制定了一系列的规范、规程和标准，以指导航天器空间环境模拟试验方法。

一、试验前准备1.系统分析：在进行空间环境模拟试验之前，首先需要对待测试的航天器系统进行全面的分析和研究，确定其关键性能参数和试验需求。

2.环境模拟设备调试：试验中所使用的真空室、温度控制系统、辐射源等环境模拟设备需要经过细致的调试和校准，确保其能够稳定可靠地模拟宇宙环境。

二、环境模拟试验方法1.真空试验：这是模拟航天器在真空环境中运行的试验方法。

利用真空室将试验样品置于真空状态下，观察其在真空环境中的性能和可靠性。

真空试验的过程需要控制好真空度，避免气体残留对试验结果的干扰。

2.温度试验：航天器在宇宙空间中会经历极高和极低温度的变化，因此需要进行温度试验。

根据待测对象的不同，可以采用恒温槽、温度梯度槽等方式进行试验。

试验过程中要控制好升温、降温的速率，避免因温度冲击引起的损坏。

3.辐射试验：航天器在太空中会受到各种辐射的影响，如光辐射、粒子辐射等。

辐射试验可以通过使用辐射源，模拟宇宙空间中的辐射环境。

试验中需要控制辐射源的辐射强度和能量，以便观察航天器在辐射环境下的性能变化。

4.振动试验：航天器在发射、升空等过程中会经历剧烈的振动，因此需要进行振动试验。

试验中可以通过振动台或振动控制系统对待测对象进行振动激励，观察其动力学响应和结构可靠性。

5.电磁兼容试验：航天器中存在着各种电子设备和电路，为确保其互不干扰和耐受外部电磁环境的影响，需要进行电磁兼容试验。

这包括电磁辐射、电磁感应等试验，以验证航天器在电磁环境下的正常工作。

6.耐久性试验：航天器在太空中的使用寿命非常长，需要经受长时间的环境考验。

耐久性试验可以通过长时间的循环试验等方式，验证航天器在复杂环境下的可靠性和稳定性。