航天器内部充电评估软件的实现

在欧空局提供的FLUMIC模型的基础上,加入了地球同步轨道GOES卫星在2003--2009年大于2MeV的高能电子通量数据,验证改进了其在L=6．6Re处的理论公式;并利用FLUMIC模型在一般L值情形下的理论公式,设计编写了航天器内部充电评估软件。此软件能计算在一定的时间内,卫星在轨运行时可能遭受的粒子微分通量或积分通量值,以作为航天器高能辐射防护的设计依据。     

原子氧作用下聚合物薄膜材料表面形貌变化研究综述

原子氧作用造成航天器用聚合物薄膜的表面形貌发生显著变化,服役性能下降。基于此,从试验和仿真2个方面对相关研究进行了综述,总结了聚酰亚胺薄膜粗糙度及透过率随原子氧通量的变化,发现随累积通量增加,薄膜表面粗糙度增大,造成其透过率下降,但变化规律仍不清楚。对改性聚酰亚胺薄膜、其他聚合物薄膜及空间环境协合效应下聚合物薄膜的形貌变化进行了分析,分析了原子氧与聚合物材料作用仿真方法,对原子氧掏蚀形貌仿真结果进行了总结,指出了聚合物薄膜形貌变化机理研究中的关键科学问题。     

国外热塑性树脂基复合材料低轨原子氧环境效应研究进展

针对具有良好应用前景的热塑性树脂基复合材料,调研并分析了国外飞行试验获得的数据,从原子氧反应率、力学性能退化、微裂纹等多个方面分析研究了原子氧环境对热塑性树脂基复合材料作用效应,为空间站等低轨道航天器结构材料的设计和选择提供依据。     

“天舟一号”货运飞船在轨污染探测数据分析

目的分析"天舟一号"(TZ-1)货运飞船的空间污染探测器的在轨探测数据。方法 TZ-1货运飞船上的污染探测器采用石英晶体微量天平(QCM),利用污染物沉积在QCM探测器传感晶片表面引起的振荡频率变化情况来分析航天器在轨空间污染环境。根据其探测原理,通过分析下传的原始数据,得到航天器在轨的污染累积量结果。结果航天器在轨飞行过程中,污染累积已达到会导致污染敏感器件光学性能明显退化的程度,并且污染源温度是影响航天器污染累积量的一个重要因素,可以将其作为航天器在轨污染控制的重要措施。结论该研究结果可以为航天器污染设计、控制提供参考,为提高航天器可靠性设计提供数据支持。     

金属铜原子氧效应研究

目的获取金属铜空间原子氧环境适应性数据,提升材料空间环境适应性设计水平。方法将金属铜样品置于射频源原子氧辐照面积内开展原子氧辐照试验,束流密度为2.5×1016/(cm2·s),最长辐照时间为300 min。研究随辐照时间增加样品表面成分、形貌以及性能的变化。结果原子氧辐照后,金属铜表面变得粗糙,300 min辐照样品出现了氧化层脱落现象;随辐照时间增加,样品质量呈增加趋势,300 min辐照样品质量增加0.035 mg;试验后样品太阳吸收比升高最大值达0.07,光谱反射系数下降;原子氧作用导致金属铜表面疏水性能提高,摩擦磨损性能下降。结论得到了金属铜原子氧环境效应数据,可为航天器空间环境效应防护设计提供技术支撑。     

“航天器空间特殊环境、效应及评价技术”专题 序言

除力、热、磁等环境外,航天器在轨期间,还将遭受空间辐射、空间原子氧、空间等离子体、空间碎片、空间污染等特殊环境及其效应的考验,引起航天器用材料、器件、组件等在轨性能退化,甚至失效。随着我国航天科技的发展,尤其是大型空间基础设施的建设、可重复使用航天器和以月球探测为代表的深空探测任务的推进,以及航天器空间环境效应地面模拟实验能力的提高,对航天器空间特殊环境与效应及其评价均有了新认识、新发展和新成果。     

CAST2000卫星太阳电池阵基板原子氧防护技术研究

阐述了空间原子氧环境及其对航天器表面的损伤效应.介绍了北京卫星环境工程在型号原子氧防护工程化研究方面取得的进展情况."十五"期间,北京卫星环境工程研究所利用纳米晶添加、物理气相沉积、溶胶-凝胶化学制备等方法研制了原子氧防护涂层,获得了初步的研究结果.溶胶一凝胶化学制备具有工艺简单、成本低、适合在大面积复杂表面涂覆的优点,北京卫星环境工程研究所采用这种方法对太阳电池阵基板进行原子氧防护,已取得重要进展.     

准好氧填埋场作业台阶表面CH4气体的释放通量研究

采用静态通量箱/气相色谱法对河北某准好氧填埋场不同填埋龄作业台阶表面CH4气体的释放通量进行了测定.结果表明,准(好氧)填埋场作业台阶表面CH4气体的释放通量存在较大差异,其最大值和最小值分别为215.51和0.13 g/(m2·d).各填埋作业区中越靠近导气管的区域CH4气体释放量越大,而相同填埋作业区上午、中午和下...     

原子氧对不锈钢的作用

目的研究空间原子氧辐照对不锈钢性能的影响。方法将不锈钢试样置于束流密度为2.5×10~(16)atoms/(cm~2·s)的原子氧束中进行辐照试验,最长辐照时间为300 min。研究随辐照时间增加,试样质量、光学性能、接触角、耐磨性能、耐腐蚀性能的变化。结果原子氧辐照后,不锈钢表面生成氧化物质量增加;随辐照时间增加,试样光谱反射系数呈下降趋势,太阳吸收比增加;原子氧作用导致不锈钢接触角增大,耐磨性能提高,耐腐蚀性能下降。结论得到的不锈钢原子氧环境效应数据,可为其在低轨航天器上的应用提供理论基础。     

准好氧填埋场作业台阶表面CH_4气体的释放通量研究

采用静态通量箱/气相色谱法对河北某准好氧填埋场不同填埋龄作业台阶表面CH4气体的释放通量进行了测定。结果表明,准好氧填埋场作业台阶表面CH4气体的释放通量存在较大差异,其最大值和最小值分别为215.51和0.13g/(m2.d)。各填埋作业区中越靠近导气管的区域CH4气体释放量越大,而相同填埋作业区上午、中午和下午释放的CH4气体通量差异相对较小,但呈下午>中午>上午的趋势。填埋龄为8,12,16和20个月的各填埋作业区中CH4气体的平均释放通量分别为4.79,21.15,81.04和7.44g/(m2.d),并随着填埋龄的增加呈先增加后降低的趋势,在填埋16个月左右达到其释放高峰。此外,准好氧填埋场不同填埋龄作业区表面的CH4气体释放通量随着距离导气管距离的增加呈指数函数递减。     

电子辐照下聚酰亚胺材料表面充电特性研究

目的研究多因素条件下航天用典型介质材料聚酰亚胺表面充电特性。方法利用空间介质材料表面带电地面模拟实验系统,以电子枪辐照材料模拟空间带电环境中航天器材料表面带电过程,以航天器上常用的介质材料聚酰亚胺为研究对象,研究不同电子能量、不同束流密度和不同厚度下聚酰亚胺表面充电特性。结果聚酰亚胺表面电位随着电子能量、束流密度和厚度的增大而增大,电子能量越高,束流密度越大,聚酰亚胺表面充电平衡时间越短。结论航天器介质材料表面带电程度与空间带电环境的电子能量、束流密度和介质材料本身结构紧密相连,研究多因素作用下航天用典型介质材料表面充电特性,将为航天器带电防护设计提供数据支持。     

卫星元器件抗辐射指标优化分析

目的在航天器设计中对选用的电子元器件提出了抗辐射指标要求。随着航天器设计寿命增加,对元器件提出的抗辐射指标越来越高,因此需要优化对元器件的抗辐射指标要求,以降低因辐射指标不满足而限制元器件的选择范围。方法通过对国内外抗辐射指标体系的对比分析和典型轨道、典型器件的数据分析,探讨总剂量指标的优化方法。对在轨翻转概率的影响因素进行分析,并采用典型数据的单粒子翻转概率评估,明确采用单一LET阈值指标的局限。结果总剂量效应和单粒子效应指标均有优化的方法和空间。结论通过对辐射环境的细化分析,降低辐射设计裕度,可降低总剂量的辐射指标要求。结合单粒子效应的应用需求以及防护设计,降低对器件LET阈值要求。     

黄河小浪底水库水沙调控对DOC输送的影响

于2011年11月至2012年10月在黄河中游的三门峡、小浪底和花园口3个水文站进行每月1次的周期性采样观测以及在调水调沙期间进行连续采样观测,分析了小浪底水库水沙调控对溶解有机碳(DOC)输送的影响.结果表明,在小浪底水库和三门峡水库正常调度期间,三门峡站、小浪底站和花园口站的DOC含量分别为1.97~2.71 mg·L-1、1.87~2.76 mg·L-1和2.07~2.93 mg·L-1,并且均有明显的季节变化;在调水调沙期间,三门峡站、小浪底站和花园口站的DOC含量分别为2.14~3.32 mg·L-1、2.21~2.84 mg·L-1和2.11~2.84 mg·L-1,并且水库排沙阶段的DOC含量明显高于水库泄水阶段的DOC含量.无论是在水库正常调度期间还是在调水调沙期间,DOC含量与TSS含量及流量均没有表现出显著的相关性,而在水库正常调度期间DOC含量与水温呈现显著的正相关关系.11月~次年3月三门峡站和小浪底站的DOC输送量比较接近,4~7月三门峡的DOC输送量明显低于小浪底站,而8~10月三门峡站的DOC输送量又明显高于小浪底站,表明小浪底水库在8~10月大量拦蓄DOC,而在4~7月又将拦蓄下来的DOC排出水库.三门峡站、小浪底站和花园口站DOC年输送量分别为8.6×1010、9.0×1010和9.7×1010g,其中三门峡站9月DOC输送量最多,约占全年DOC输送量的22.0%,小浪底站6月DOC输送量最多,约占全年DOC输送量的17.6%,花园口站7月DOC输送量最多,约占全年DOC输送量的16.7%.在2012年调水调沙期间小浪底站和花园口站的DOC输送量占全年DOC输送量的比例分别为14.7%和13.8%,而三门峡站DOC输送量仅占全年DOC输送量的3.6%.     

富营养化湖区CH4排放特征及其影响因素

为明确富营养湖区CH_4排放特征及其影响因素,对太湖梅梁湾湖区和湖心区进行为期1a的观测,分析影响富营养化湖泊CH_4扩散通量时空格局的环境要素.结果表明,太湖不同湖区均表现为大气CH_4的源,但富营养化梅梁湾湖区的CH_4扩散排放量[年均值:0. 140 mmol·(m~2·d)~(-1))]要明显高于中营养化湖心区的排放量[年均值:0. 024 mmol·(m~2·d)~(-1)],并且在富营养化湖区中,湖岸区的CH_4排放量最高. CH_4通量表现出显著的季节变化:夏季排放量最高,冬季排放量最低,并且季节间的差异可达一个数量级大小.太湖CH_4通量的空间变化与水体DOC浓度显著正相关(R~2=0. 62,P 0. 01),富营养化湖区中较高DOC浓度导致其出现高CH_4排放量.太湖CH_4扩散通量的时间变化受风速和水温等气象因素的驱动,部分水质因子对此有间接影响作用.鉴于湖泊CH_4扩散通量强烈的时空变化以及环境因素巨大的影响,湖泊CH_4排放量准确的估算依赖于较大空间和较长时间的观测.     

丙酮活化过一硫酸盐性能及非自由基机制

利用丙酮活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)氧化降解酸性橙7(AO7),考察了丙酮投加量、PMS浓度、初始pH值及共存阴离子等反应条件对AO7氧化降解的影响,探讨了丙酮/PMS反应体系中的反应机制.结果表明,当初始p H为9.0、n(PMS)/n(AO7)为17.5∶1、丙酮投加量为10 mmol·L-1时,反应30 min可使AO7的降解率达到99.8%.在丙酮/PMS的活化体系中,随着丙酮投加量、PMS浓度和p H的升高,AO7的降解率也逐渐增大,碱性条件下最有利于AO7的降解.自由基淬灭实验分析表明,单线态氧(1O2)是氧化降解AO7的主要活性物种.Cl-、CO2-3对丙酮/PMS体系中AO7的降解有促进作用,离子浓度越高,AO7降解速率越快,腐殖酸(HA)的加入对AO7的降解有轻微的抑制作用.紫外可见光谱分析表明,AO7分子中的偶氮键及萘环结构被破坏,从而得到降解.     

东海无机氮排海通量年际变化估算

通过系统收集和推算1980～2005年东海几种入海污染源的无机氮数据(河流、排污口、陆源面源、大气沉降和海水养殖)基础上,研究估算了东海无机氮的入海年际通量变化情况.结果表明,自20世纪80年代初至21世纪初,东海无机氮入海通量总体呈现上升趋势:由20世纪80年代初的8.8×105t.a-1左右逐渐增加到本世纪初的2.6×106t.a-1左右,年平均增长率为4.3%.长江作为东海最大入海河流,其无机氮排海通量占河流排海海通量的76.5%,排放量由80年代初的4.0×105t.a-1上升到80年代中期的6.2×105t.a-1,后保持在此值上下浮动,然后从90年代开始快速上升到本世纪初的1.8×106t.a-1.东海无机氮主要来源是以入海河流为主的陆源排放,大约为总量的79%,其中河流、排污口和陆源面源分别为73%、4%和2%.除陆源外,大气沉降约为18%,海水养殖约为3%.     

超声波协同活性碳纤维活化过一硫酸盐降解AO7

采用超声波(US)和活性碳纤维(ACF)协同活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO_4~-·)降解偶氮染料酸性橙7(AO7).在US/ACF/PMS体系中,当ACF投加量为0.3 g·L~(-1),n(PMS)/n(AO7)为20/1,US功率密度为10 W·cm~(-2)时,反应30 min后,AO7完全降解.其中,初始pH对AO7降解有较大的影响,pH为2.0时AO7降解效果最好;Cl~-对US/ACF/PMS体系降解AO7有促进作用,Cl-浓度越高,AO7降解速率越快;且ACF在重复使用4次时,协同US活化PMS对AO7仍具有较好的脱色率.通过总有机碳分析发现,US/ACF/PMS体系对染料AO7具有一定的矿化率.采用紫外可见光谱、气相色谱-质谱(GC/MS)对AO7降解过程进行了分析,表明AO7分子中偶氮键及萘环结构均被破坏,并进一步矿化为CO_2和H_2O.