¿Qué es Impacto ambiental espacial?

Los entornos espaciales como el vacío, la radiación electromagnética solar, la radiación de partículas de alta energía, el plasma, los micrometeoroides, la atmósfera planetaria y los campos magnéticos tendrán un impacto significativo en la órbita, la actitud, los materiales de la superficie, los componentes internos y el potencial de una nave espacial.

Impacto en el movimiento orbital de la nave espacial La órbita de lanave espacial en el espacio está determinada principalmente por el campo gravitacional de los cuerpos celestes.

La fuerza de la atmósfera planetaria, la radiación electromagnética solar y el plasma en las naves espaciales es mucho menor que la fuerza gravitacional de los cuerpos celestes, pero el impacto a largo plazo no puede ignorarse.

Influencia de la resistencia atmosférica planetaria: la resistencia atmosférica cambiará la forma orbital y el tamaño de una nave espacial, y es el factor principal que determina la vida orbital de una nave espacial.

La influencia de la presión de la luz solar: el efecto a largo plazo de la presión de la luz puede afectar el movimiento orbital de la nave espacial (ver Perturbación orbital de la nave espacial).

En el vuelo interplanetario, la presión ligera puede convertirse en una especie de fuerza motriz para el vuelo interplanetario, y el flujo de plasma continuo (viento solar) emitido por el sol también puede utilizarse como fuerza motriz para el vuelo interplanetario.

Influencia en el movimiento de actitud de la nave espacial:Los momentos generados por la atmósfera planetaria, la radiación electromagnética solar, el campo gravitacional y el campo magnético en el movimiento de actitud de la nave espacial alrededor del centro de masa son momentos aerodinámicos, momentos de presión óptica, momentos de gradiente gravitacional y momentos magnéticos.

La influencia de estos momentos en el control de actitud de la nave espacial se manifiesta principalmente como momentos de interferencia, y algunos también se pueden utilizar como momentos de control.

La magnitud de los distintos momentos está relacionada con el entorno espacial en el que se encuentra la nave espacial, la estructura de la nave espacial y la forma de control de actitud. En términos generales, cuando una nave espacial está operando a menos de 1000 kilómetros del suelo, el par aerodinámico juega un papel importante.

Para un satélite con giro estabilizado a unos 1.000 kilómetros del suelo, su momento magnético puede hacer que el eje de giro precese en la dirección del campo geomagnético. La interacción del campo magnético inducido generado por el material magnético y el bucle de corriente en la nave espacial en el campo magnético espacial y el campo magnético espacial ralentizará la velocidad de giro.

Efecto sobre el potencial de lasnaves espaciales, consulte Carga en la superficie de las naves espaciales.

Impacto en los materiales y dispositivos de la nave espacial:la radiación de partículas de alta energía, la radiación electromagnética solar, el vacío y los micrometeoroides producirán varios efectos ambientales complejos en los materiales de la superficie y los dispositivos internos de la nave espacial.

Daño por radiación: las partículas cargadas de alta energía de los cinturones de radiación de la Tierra y Júpiter, los rayos cósmicos galácticos y los rayos cósmicos solares (ver entorno de vuelo espacial) no solo afectan los materiales de la superficie de la nave espacial, sino que también forman un entorno de radiación interna dentro de la nave espacial. , haciendo que algunos materiales y el rendimiento del dispositivo cambien, e incluso provoquen daños permanentes por radiación.

Los materiales y dispositivos que son vulnerables a los daños son las células solares, las superficies ópticas, los materiales orgánicos, los dispositivos semiconductores y los circuitos integrados. El flujo de luz visible y la parte infrarroja de la radiación electromagnética solar representa más del 90% del flujo total de radiación electromagnética solar y afectan principalmente a la temperatura de las naves espaciales.

Aunque la proporción de flujo de radiación ultravioleta solar en el flujo total es muy pequeña, la radiación ultravioleta a largo plazo causará daños por radiación en algunos materiales de la superficie de la nave espacial, como aumentar la tasa de absorción del recubrimiento de control de temperatura y reducir la efectividad de la célula solar. .

Pérdida de peso: algunos materiales y dispositivos en la nave espacial sufrirán algunos cambios físicos y químicos especiales en un entorno de alto vacío a largo plazo.

El entorno de vacío acelerará el impacto de otras condiciones ambientales en los materiales y dispositivos. En un entorno de vacío, varios materiales perderán el gas disuelto en el interior y el gas adsorbido en la superficie, y el material se desgasificará.

Bajo la acción combinada a largo plazo de desgasificación del material, daño por radiación y otros efectos ambientales, el peso del material disminuirá gradualmente, es decir, el material se dañará severamente. La tasa de pérdida de peso de un material tiene una estrecha relación con el rendimiento del material y es un índice importante para identificar el rendimiento espacial del material.

Descarga de vacío: durante el lanzamiento de una nave espacial, a menudo tiene que experimentar un entorno de baja presión de 1 kPa a 1 Pa.

Después de que la nave espacial entra en órbita, debido a la desgasificación de los materiales estructurales, el espacio de ciertos componentes también puede mantener lo anterior. -Rango de presión mencionado.Los dispositivos y circuitos de alto voltaje pueden experimentar una ruptura de descarga de gas, lo que resulta en una disminución funcional o daño permanente.

Contaminación molecular: bajo la acción del entorno espacial, varios materiales que escapan de materiales orgánicos y la pluma del cohete y otras sustancias se depositan en otras partes de la nave espacial a través del flujo molecular y la migración de materiales, lo que causa contaminación, lo que se denomina contaminación molecular.

La contaminación molecular severa reducirá la transparencia de las ventanas de observación y las lentes ópticas, cambiará el rendimiento de los recubrimientos de control de temperatura, reducirá la tasa de absorción de luz de las células solares y aumentará la resistencia al contacto de los componentes eléctricos.

Adhesión y soldadura en frío: en condiciones de alto vacío en el espacio, la superficie sólida perderá el gas adsorbido y se producirán diferentes grados de adhesión cuando las superficies sólidas estén en contacto entre sí, lo que se denomina adhesión.

Si se quita la película de óxido para que la superficie esté limpia atómicamente, puede adherirse aún más al conjunto bajo cierta carga de presión, lo que provocará una soldadura en frío.

Este fenómeno puede causar fallas en algunas partes móviles de la nave espacial, como un desgaste acelerado de los rodamientos, contactos eléctricos móviles atascados y dificultad para extender las alas de la batería solar.

La medida para evitar la soldadura en frío es elegir un material asociado que no sea propenso a la soldadura en frío, aplicar un lubricante sólido o intentar complementar un lubricante líquido en la superficie de contacto y colocar una película de material que no sea propenso a la soldadura en frío.

Erosión de arena de la superficie: en el espacio interplanetario y el espacio terrestre, los micrometeoroides tienen erosión de arena en la superficie de las naves espaciales, lo que tiene ciertos efectos en las superficies ópticas y las células solares.