航天科技出版基金 空间材料手册(第2卷)空间环境与效应计算及地面模拟试验 何世禹 杨德庄编著 著 专业科技 文轩网

"目  录 第１章  绪论…………………………………………………………………………………… １   １１  引言…………………………………………………………………………………… １   １２  空间环境分类………………………………………………………………………… ２   １３  太阳对空间环境的影响……………………………………………………………… ４   １４  近地空间环境一般表述……………………………………………………………… ７   １５  空间天气过程的一般特征…………………………………………………………… １６   １６  空间环境对航天器的影响…………………………………………………………… ２５   １７  空间环境效应研究基本途径………………………………………………………… ２８   １８  常用术语……………………………………………………………………………… ３０   参考文献…………………………………………………………………………………… ３５ 第２章  空间环境表征模式………………………………………………………………… ３６   ２１  引言…………………………………………………………………………………… ３６   ２２  地磁场模式…………………………………………………………………………… ３７     ２２１  地磁场的基本特征……………………………………………………………… ３７     ２２２  地球主磁场模式………………………………………………………………… ３８     ２２３  地磁场(B,L)坐标………………………………………………………… ４５     ２２４  地球外源磁场模式……………………………………………………………… ４６     ２２５  地磁层边界计算模型…………………………………………………………… ４７     ２２６  地磁场模式选用………………………………………………………………… ４８   ２３  太阳电磁辐射环境模式……………………………………………………………… ４９     ２３１  引言……………………………………………………………………………… ４９     ２３２  太阳常数………………………………………………………………………… ５０     ２３３  太阳光谱………………………………………………………………………… ５０     ２３４  太阳辐射压强…………………………………………………………………… ５６     ２３５  太阳与地磁活动指数…………………………………………………………… ５６     ２３６  太阳紫外辐射能量注量计算…………………………………………………… ６９     ２３７  太阳电磁辐射环境模式选用…………………………………………………… ７０   ２４  地球高层大气模式…………………………………………………………………… ７１     ２４１  引言……………………………………………………………………………… ７１     ２４２  地球高层大气一般表述………………………………………………………… ７１     ２４３  高层大气状态基本计算公式…………………………………………………… ７３     ２４４  标准大气模式…………………………………………………………………… ７５     ２４５  MSIS参考大气模式…………………………………………………………… ７６     ２４６  MET参考大气模式…………………………………………………………… ８４     ２４７  其他常用的高层大气模式……………………………………………………… ８５     ２４８  地球高层大气风模式…………………………………………………………… ８９     ２４９  地球高层大气模式选用………………………………………………………… ９０   ２５  空间等离子体环境模式……………………………………………………………… ９１     ２５１  引言……………………………………………………………………………… ９１     ２５２  电离层等离子体模式…………………………………………………………… ９２     ２５３  等离子体层模式……………………………………………………………… １００     ２５４  外地磁层等离子体模式……………………………………………………… １０２     ２５５  太阳风等离子体环境模式…………………………………………………… １１３     ２５６  诱导等离子体环境计算模型………………………………………………… １１４     ２５７  空间等离子体环境模式选用………………………………………………… １１５   ２６  地球辐射带质子模式……………………………………………………………… １１６     ２６１  质子辐射带的一般表述……………………………………………………… １１６     ２６２  辐射带质子通用模式………………………………………………………… １２０     ２６３  AP ８ (NASA)模式的局限与预测的不确定性…………………………… １２１     ２６４  地球辐射带质子模式进展…………………………………………………… １２５     ２６５  地球辐射带质子模式预测比较……………………………………………… １２７     ２６６  地球辐射带质子模式选用…………………………………………………… １３４   ２７  地球辐射带电子模式……………………………………………………………… １３４     ２７１  电子辐射带的一般表述……………………………………………………… １３４     ２７２  辐射带电子通用模式………………………………………………………… １３７     ２７３  AE ８模式的局限与预测的不确定性……………………………………… １３８     ２７４  地球辐射带电子模式进展…………………………………………………… １４２     ２７５  地球辐射带电子模式预测比较……………………………………………… １４７     ２７６  地球辐射带电子模式选用…………………………………………………… １５３   ２８  银河宇宙线模式…………………………………………………………………… １５４     ２８１  一般表述……………………………………………………………………… １５４     ２８２  Nymmik银河宇宙线模式…………………………………………………… １５７     ２８３  CREME模式………………………………………………………………… １５９     ２８４  近地轨道银河宇宙线能谱计算方法………………………………………… １６５ Ⅷ 空间材料手册(第２卷)空间环境与效应计算及地面模拟试验     ２８５  常用银河宇宙线模式计算的轨道能谱比较………………………………… １６７     ２８６  银河宇宙线模式选用………………………………………………………… １６８   ２９  太阳宇宙线模式…………………………………………………………………… １６９     ２９１  一般表述……………………………………………………………………… １６９     ２９２  Nymmik太阳宇宙线模式…………………………………………………… １７２     ２９３  King太阳质子模式…………………………………………………………… １７５     ２９４  JPL太阳质子模式…………………………………………………………… １７８     ２９５  ESP太阳质子模式…………………………………………………………… １８２     ２９６  异常大的太阳质子事件……………………………………………………… １９０     ２９７  CREME太阳宇宙线模式…………………………………………………… １９２     ２９８  常用太阳宇宙线模式预测比较……………………………………………… ２００     ２９９  近地轨道太阳宇宙线通量计算……………………………………………… ２０２     ２９１０  太阳宇宙线模式选用………………………………………………………… ２０３   ２１０  空间原子氧环境模式……………………………………………………………… ２０４     ２１０１  一般表述……………………………………………………………………… ２０４     ２１０２  原子氧环境参数计算模式…………………………………………………… ２０５     ２１０３  原子氧与航天器相互作用系数计算………………………………………… ２１０     ２１０４  原子氧环境因素裁剪………………………………………………………… ２１３   ２１１  微流星体与空间碎片环境模式…………………………………………………… ２１３     ２１１１  一般表述……………………………………………………………………… ２１３     ２１１２  微流星体环境模式…………………………………………………………… ２１５     ２１１３  空间碎片环境模式…………………………………………………………… ２２６     ２１１４  撞击损伤评估………………………………………………………………… ２３７   ２１２  近地空间微细粒子环境模式……………………………………………………… ２４６     ２１２１  一般表述……………………………………………………………………… ２４６     ２１２２  近地空间微细粒子环境探测………………………………………………… ２４７     ２１２３  近地空间微细粒子通量模式………………………………………………… ２４９   ２１３  地球引力场环境模式……………………………………………………………… ２５１     ２１３１  地球引力场的一般表述……………………………………………………… ２５１     ２１３２  地球引力位势函数表征……………………………………………………… ２５２     ２１３３  第三天体引力的影响………………………………………………………… ２５５     ２１３４  潮汐效应……………………………………………………………………… ２５５     ２１３５  地球引力场模式选用………………………………………………………… ２５６   ２１４  月球环境模式……………………………………………………………………… ２５９     ２１４１  月球的基本参数……………………………………………………………… ２５９     ２１４２  近月空间环境………………………………………………………………… ２６０ 目  录Ⅸ     ２１４３  月球表面环境………………………………………………………………… ２６４   ２１５  空间环境的其他相关模式………………………………………………………… ２６６     ２１５１  引言…………………………………………………………………………… ２６６     ２１５２  地球大气反照中子通量模式………………………………………………… ２６６     ２１５３  行星大气……………………………………………………………………… ２６７     ２１５４  行星电磁辐射………………………………………………………………… ２６９     ２１５５  行星等离子体环境模式……………………………………………………… ２７１     ２１５６  近行星空间能量粒子辐射环境模式………………………………………… ２７１   参考文献…………………………………………………………………………………… ２７３ 第３章  常用轨道带电粒子能谱计算……………………………………………………… ２８１   ３１  常用轨道带电粒子辐射环境一般特点…………………………………………… ２８１   ３２  轨道带电粒子能谱计算方法……………………………………………………… ２８２     ３２１  轨道辐射环境计算内容……………………………………………………… ２８２     ３２２  轨道带电粒子能谱计算流程………………………………………………… ２８４     ３２３  典型轨道的辐射带粒子能谱………………………………………………… ２８６   ３３  地球同步轨道带电粒子的微分能谱与积分能谱………………………………… ２８８   ３４  中地球轨道带电粒子的微分能谱与积分能谱…………………………………… ３０１   ３５  太阳同步轨道带电粒子的微分能谱与积分能谱………………………………… ３１３   ３６  绕月２００km轨道带电粒子的微分能谱与积分能谱……………………………… ３２５   ３７  空间带电粒子能谱选择…………………………………………………………… ３３５   参考文献…………………………………………………………………………………… ３３６ 第４章  航天器带电粒子辐射吸收剂量计算……………………………………………… ３３７   ４１  空间带电粒子辐射效应的一般表述……………………………………………… ３３７   ４２  带电粒子辐射能量损失计算……………………………………………………… ３４０     ４２１  电离辐射能量损失计算公式………………………………………………… ３４０     ４２２  轫致辐射能量损失计算公式………………………………………………… ３４２     ４２３  位移辐射能量损失计算公式………………………………………………… ３４３     ４２４  带电粒子辐射能量损失计算的蒙特卡罗方法……………………………… ３４６   ４３  带电粒子辐射吸收剂量计算……………………………………………………… ３４７     ４３１  带电粒子辐射吸收剂量计算公式…………………………………………… ３４７     ４３２  SHIELDOSE程序算法与应用……………………………………………… ３５１     ４３３  防护材料对辐射吸收剂量的影响…………………………………………… ３５８     ４３４  常用计算软件………………………………………………………………… ３６０   ４４  典型暴露件辐射吸收剂量计算…………………………………………………… ３６１     ４４１  基本思路……………………………………………………………………… ３６１     ４４２  计算方法……………………………………………………………………… ３６２ Ⅹ 空间材料手册(第２卷)空间环境与效应计算及地面模拟试验     ４４３  计算实例……………………………………………………………………… ３６２   ４５  航天器防护层后吸收剂量计算…………………………………………………… ３６６     ４５１  基本思路……………………………………………………………………… ３６６     ４５２  计算方法……………………………………………………………………… ３６７     ４５３  计算实例……………………………………………………………………… ３７４   ４６  复杂结构吸收剂量计算…………………………………………………………… ３８８     ４６１  基本思路……………………………………………………………………… ３８８     ４６２  计算方法……………………………………………………………………… ３８８     ４６３  计算软件……………………………………………………………………… ３９０   ４７  带电粒子辐射吸收剂量计算的应用……………………………………………… ３９０     ４７１  优化辐射防护结构设计……………………………………………………… ３９０     ４７２  合理选材……………………………………………………………………… ３９２     ４７３  关键材料和器件在轨性能退化预测………………………………………… ３９２   ４８  航天器在轨带电粒子辐射吸收剂量计算流程…………………………………… ３９３   参考文献…………………………………………………………………………………… ３９６ 第５章  空间环境效应的计算机模拟……………………………………………………… ３９７   ５１  引言………………………………………………………………………………… ３９７   ５２  带电能量粒子在材料中的输运过程模拟………………………………………… ３９７     ５２１  入射电子输运模拟…………………………………………………………… ３９７     ５２２  入射质子和离子输运模拟…………………………………………………… ４０２   ５３  航天器表面充电效应的计算机模拟……………………………………………… ４０７     ５３１  表面充电效应的一般表述…………………………………………………… ４０７     ５３２  航天器表面充电效应模拟…………………………………………………… ４１１     ５３３  高压电池阵对低地球轨道航天器表面充放电效应的影响………………… ４２４     ５３４  航天器表面充电效应的基本计算方法……………………………………… ４２６     ５３５  航天器表面充电效应计算程序……………………………………………… ４３４     ５３６  航天器表面充放电效应控制………………………………………………… ４３９   ５４  航天器内充电效应的计算机模拟………………………………………………… ４４１     ５４１  概述…………………………………………………………………………… ４４１     ５４２  深层介质充电效应相关物理问题…………………………………………… ４４２     ５４３  介质体充电效应模拟分析方法……………………………………………… ４５１     ５４４  航天器内充放电效应工程评价方法………………………………………… ４５４     ５４５  航天器内充放电效应控制…………………………………………………… ４６１   ５５  航天器出气污染效应的计算机模拟……………………………………………… ４６３     ５５１  航天器出气污染效应一般表述……………………………………………… ４６３     ５５２  航天器表面污染膜形成过程………………………………………………… ４６５ 目  录Ⅺ     ５５３  航天器表面出气污染效应模拟方法………………………………………… ４６９     ５５４  航天器表面出气污染效应模拟程序………………………………………… ４７１   ５６  航天器轨/姿控发动机羽流效应的计算机模拟…………………………………… ４７４     ５６１  羽流效应概述………………………………………………………………… ４７４     ５６２  化学推力器羽流流场计算方法……………………………………………… ４７６     ５６３  化学推力器羽流效应计算分析方法………………………………………… ４８２     ５６４  化学推力器羽流污染效应模拟分析………………………………………… ４８７     ５６５  化学推力器羽流效应模拟程序……………………………………………… ４８９     ５６６  离子推力器羽流特性与污染效应模拟……………………………………… ４９０     ５６７  化学推力器羽流效应计算实例……………………………………………… ４９５   ５７  航天器表面污染物静电返流效应计算模拟……………………………………… ４９８     ５７１  污染物静电返流效应简述…………………………………………………… ４９８     ５７２  充电航天器周围电场的计算模型…………………………………………… ４９９     ５７３  静电返流计算方法…………………………………………………………… ５０３     ５７４  静电返流效应计算程序……………………………………………………… ５０８   参考文献…………………………………………………………………………………… ５１０ 第６章  航天器用材料及器件环境效应地面模拟试验…………………………………… ５１３   ６１  引言………………………………………………………………………………… ５１３   ６２  航天器用材料空间环境效应地面等效模拟原理及方法………………………… ５１５     ６２１  效应等效模拟原理…………………………………………………………… ５１５     ６２２  空间带电粒子辐射效应等效模拟试验方法………………………………… ５１５   ６３  航天器用器件空间环境效应地面模拟等效原理及方法………………………… ５１９   ６４  航天器用材料与器件的加速试验原理及方法…………………………………… ５２０   ６５  航天器用材料与器件在轨环境效应地面模拟试验……………………………… ５２１     ６５１  空间真空环境效应地面模拟试验…………………………………………… ５２１     ６５２  空间温度场效应地面模拟试验……………………………………………… ５３３     ６５３  微重力环境效应地面模拟试验……………………………………………… ５４０     ６５４  空间原子氧环境效应地面模拟试验………………………………………… ５４７     ６５５  空间磁场环境效应地面模拟试验…………………………………………… ５７４     ６５６  空间辐射环境效应地面模拟试验…………………………………………… ５８７     ６５７  空间微流星体和碎片环境效应地面模拟试验……………………………… ６５８   参考文献…………………………………………………………………………………… ６８５ 第７章  空间环境效应在轨飞行试验方法………………………………………………… ６９４   ７１  概述………………………………………………………………………………… ６９４   ７２  长期暴露装置飞行试验…………………………………………………………… ６９５     ７２１  LDEF的在轨环境条件……………………………………………………… ６９５ Ⅻ 空间材料手册(第２卷)空间环境与效应计算及地面模拟试验     ７２２  LDEF飞行试验结果………………………………………………………… ６９９   ７３  和平号空间站搭载试验…………………………………………………………… ７０１   ７４  航天飞机在轨飞行搭载试验……………………………………………………… ７１０   ７５  靠前空间站搭载试验……………………………………………………………… ７１２     ７５１  靠前空间站简况……………………………………………………………… ７１２     ７５２  MISSE试验计划……………………………………………………………… ７１３     ７５３  SM/MPAC&SEED 试验…………………………………………………… ７２１     ７５４  JEM/MPAC&SEED试验………………………………………………… ７３０   ７６  卫星搭载飞行试验………………………………………………………………… ７３４   ７７  SFU在轨飞行试验………………………………………………………………… ７４１   ７８  哈勃太空望远镜在轨飞行试验…………………………………………………… ７４８   ７９  热控涂层在轨性能退化的温度推算方法………………………………………… ７５３   参考文献…………………………………………………………………………………… ７５６"