空间环境及其对航天器的影响PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 空间环境引起的故障 9

1.3 风险管理 14

1.3.1 引言 14

1.3.2 风险识别 14

1.3.3 风险分析 15

1.3.4 风险规划 17

1.3.5 风险跟踪 17

1.3.6 风险控制与归档 17

1.4 可靠性与质量保证 17

1.5 部件可靠性 20

参考文献 23

第2章 太阳系概述 27

2.1 引言 27

2.2 太阳系中的行星 28

2.3 小行星 30

2.4 彗星 31

2.5 流星体 33

2.6 天体力学 35

参考文献 38

第3章 太阳 47

3.1 引言 47

3.2 太阳的基本结构 47

3.2.1 引言 47

3.2.2 日核 48

3.2.3 辐射区 49

3.2.4 对流区 49

3.2.5 光球层 50

3.2.6 色球层 50

3.2.7 日冕层 50

3.3 太阳活动 51

3.3.1 引言 51

3.3.2 米粒组织和超米粒组织 51

3.3.3 针状体 51

3.3.4 光斑 51

3.3.5 黑子 52

3.3.6 F 10.7cm通量 56

3.3.7 谱斑 58

3.3.8 日珥 58

3.3.9 耀斑 59

3.3.10 日冕物质抛射 59

3.4 日光层与太阳风 60

3.5 太阳能 62

3.5.1 太阳常数 62

3.5.2 黑体辐射 64

3.5.3 斯忒藩-玻耳兹曼定律 69

3.5.4 维恩位移定律 70

3.5.5 反照率 70

3.6 表面光作用 72

3.6.1 辐射压力 72

3.6.2 透光镀膜 75

3.6.3 紫外线降解 77

3.7 太阳模拟器 82

参考文献 83

第4章 磁场和电场 88

4.1 引言 88

4.2 基本原理 88

4.3 偶极场 93

4.4 地球磁场 97

4.5 磁场活动 102

4.6 磁场与航天器系统的相互作用 104

4.7 磁强计 105

4.8 地球电场 106

参考文献 107

第5章 引力场 111

5.1 引言 111

5.2 牛顿万有引力定律 111

5.3 高阶引力位 115

5.4 引力模型 118

5.5 液体和固体潮汐 123

5.6 卫星运动摄动 125

5.7 重力梯度力 129

参考文献 132

第6章 磁层 137

6.1 引言 137

6.2 地球磁层 138

6.2.1 引言 138

6.2.2 磁层的区域 140

6.2.3 磁刚度 145

6.3 辐射环境 148

6.3.1 引言 148

6.3.2 俘获辐射 149

6.3.3 洛伦兹力 151

6.3.4 均匀磁场 151

6.3.5 漂移速度 155

6.3.6 镜像反射 162

6.3.7 赤道损失锥 165

6.3.8 俘获辐射的模型 166

6.4 银河宇宙射线 169

6.5 太阳粒子事件 170

参考文献 172

第7章 中性环境 177

7.1 引言 177

7.2 气体定律 177

7.2.1 引言 177

7.2.2 理想气体公式 178

7.2.3 道尔顿分压定律 179

7.3 气体的分子运动理论 182

7.4 隙透 186

7.5 地球大气 188

7.6 压强随高度的变化 192

7.7 行星大气 197

7.8 大气传播效应 199

7.8.1 路径或时间延迟 199

7.8.2 大气闪烁 203

7.8.3 吸收作用 203

7.9 原子氧 204

7.10 气动力 207

7.11 大气模型 212

7.11.1 美国标准大气 212

7.11.2 Jacchia参考大气 213

7.11.3 质谱仪非相关散射模型 214

7.12 氧气对人类的作用 217

7.13 定义和背景 220

7.14 气体分子运动理论 222

7.14.1 分子热运动 222

7.14.2 麦克斯韦速度概率分布 224

参考文献 226

第8章 等离子体作用 231

8.1 引言 231

8.2 等离子体特性 232

8.2.1 引言 232

8.2.2 德拜长度 232

8.2.3 等离子体频率 234

8.2.4 等离子体参数 235

8.3 行星的电离层 235

8.4 地球的电离层 237

8.4.1 引言 237

8.4.2 D区 239

8.4.3 E区 240

8.4.4 F区 241

8.4.5 电离层扰动 242

8.5 等离子体内的传播 243

8.5.1 临界频率 243

8.5.2 电离层中的相速度和群速度 245

8.5.3 电离层时延 245

8.5.4 电离层相位前移 248

8.5.5 电离层多普勒频移 249

8.5.6 法拉第旋转 250

8.6 溅射 251

8.7 航天器充电 255

8.7.1 引言 255

8.7.2 高轨道航天器 260

8.7.3 低轨道航天器 262

8.7.4 航天器充电模型 264

8.7.5 航天器充电效应的防护 265

8.8 航天器接地 266

参考文献 267

第9章 辐射作用 272

9.1 引言 272

9.2 来自航天器上核装置的辐射 273

9.3 自然空间辐射环境 276

9.4 光子作用 276

9.4.1 引言 276

9.4.2 作用机理 278

9.4.3 通量密度衰减 279

9.5 中子作用 284

9.6 带电粒子衰减 286

9.6.1 相互作用机理 286

9.6.2 制动功率和传能线密度 286

9.7 材料的辐射效应 293

9.7.1 移位损伤 293

9.7.2 总电离剂量损伤 295

9.7.3 单粒子效应 297

9.7.4 电荷沉积 301

9.7.5 辐射防护与分类 303

9.8 放射生物学 309

9.8.1 引言 309

9.8.2 放射生物学单位 310

9.8.3 辐射标准 316

9.8.4 空间飞行的辐射风险 320

参考文献 325

第10章 航天器污染 334

10.1 引言 334

10.2 材料出气 335

10.3 洁净度等级 339

10.4 洁净室洁净度 343

10.5 污染控制计划 345

10.6 污染分析 345

10.6.1 出气率 345

10.6.2 航天器附近的出气密度 348

10.6.3 污染分析软件 350

10.7 污染评估 350

10.7.1 引言 350

10.7.2 温度石英微天平 351

10.7.3 胶带提取法 351

10.7.4 双向反射分布函数 352

10.8 行星保护 356

参考文献 360

第11章 流星体与空间碎片 364

11.1 引言 364

11.2 流星体和碎片的观测 368

11.3 流星体环境和模型 369

11.3.1 引言 369

11.3.2 Grün流星体模型 370

11.3.3 流星体的速度分布 372

11.3.4 Cour-Palais流星体模型 373

11.3.5 流星体质量的不确定性 373

11.3.6 流星雨 374

11.3.7 ESA流星体模型 374

11.3.8 NASA流星体工程模型 374

11.4 碎片环境与模型 374

11.4.1 引言 374

11.4.2 NASA轨道碎片环境模型 375

11.4.3 ESA流星体及空间碎片地面环境参考模型 376

11.4.4 碎片云 378

11.4.5 加伯德图 379

11.5 消除碎片 380

11.5.1 正常操作产生的轨道碎片 380

11.5.2 爆炸和有计划的分离而产生的碎片 380

11.5.3 在轨碰撞产生的碎片 380

11.5.4 完成任务后的处置产生的碎片 381

11.6 碰撞概率 382

11.7 超高速冲击物理学 384

11.8 遮护板与缓冲器 388

参考文献 391

第12章 热控 396

12.1 引言 396

12.2 航天器热环境 398

12.3 热对流 400

12.4 热传导 400

12.4.1 热传导方程 400

12.4.2 精确求解 403

12.4.3 有限差分法 405

12.5 热辐射 409

12.5.1 基本原理 409

12.5.2 基尔霍夫辐射定律 411

12.5.3 表面热性能 412

12.5.4 表面间的辐射换热 415

12.5.5 辐射角系数或辐射几何角系数 418

12.6 航天器热控系统 427

12.6.1 热控涂层 427

12.6.2 第二表面镜 427

12.6.3 多层隔热组件 428

12.6.4 热辐射器和热控百叶窗 431

12.6.5 相变材料 432

12.6.6 电阻加热器 434

12.6.7 机械式热倍增器 434

12.6.8 热管 434

12.6.9 放射性同位素加热器 437

12.6.10 泵回路系统 438

12.7 航天器设计 438

12.8 近地航天器的热平衡分析方程 441

12.9 稳态热分析 443

12.10 瞬态热分析 445

参考文献 446

附录A 单位、转换关系和常量 456

A.1 国际单位制基本单位（国际基本单位） 456

A.2 国际单位制词头（用于构成十进倍数和分数单位的SI词头） 456

A.3 国际单位导出单位 457

A.4 SI导出单位的衍生单位 458

A.5 转换系数 459

A.6 常量 460

A.7 天体物理参数 461

附录B 术语表 471