原子氧环境模拟 原子氧检测

       距离地面200~600km之间的低地球轨道（LowEarth Orbit, LEO）空间，是对地观测卫星，气象卫星，空间站等航天器的主要运行区域，但由于地球轨道环境存在原子氧、紫外辐射、粒子辐射、高真空、等离子体、热循环以及微流星体与空间碎片的风险，对航天器的使用寿命和稳定性存在严重威胁，其中原子氧、紫外辐射、高真空、真空热循环对航天器表面材料会产生严重的损伤效应，影响材料尺寸稳定性、物理性能及机械性能。 


       一、原子氧作为LEO环境中的主要组分，它具有很强的氧化性。当飞行器以轨道速度在LEO低地球轨道中运行时，原子氧以4~5eV的动能撞击飞行器材料表面。原子氧与材料之间的相互作用会造成表面材料剥蚀以及材料性能退化，它对有机材料的腐蚀作用还会产生可凝聚的气体生成物，进而污染航天器的光学仪器及其它设备。 


       目前，原子氧效应研究已成为低地球轨道空间LEO环境效应研究的一个不可缺少的组成部分。 

      加拿大Integrity Testing Laboratory公司（以下简称ITL）开发的原子氧效应地面模拟实验舱，采用采用CO2激光加热分解产生原子氧束，可同时满足能量为5eV和通量为3~5×10^15 atoms/cm2/s的严苛条件，其试验结果与LEO飞行暴露试验结果符合程度很高，被认为是目前实现定性和定量进行原子氧效应地面模拟的最佳手段。 

       二、同时，为了研究各种空间环境的协同作用，ITL公司开发了低轨道LEO环境效应模拟实验舱，可以对多种航天器候选材料进行低轨道环境效应的研究。 


研究项目包含： 

1.超高真空导致材料尺寸稳定性和污染问题的研究 

2.紫外辐射/电子辐射/质子辐射导致材料表面质量损失以及变色等光学性能变化的研究 

3.热循环导致材料产生微小裂纹以及热应力作用下材料力学性能变化的研究 

4.原子氧对材料表面腐蚀导致材料尺寸变化，质量损失，力学性能退化的研究 

5.研究材料损伤理论、性能演化理论、寿命预测理论、防护理论以及加速试验原理