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航天器用材料质量损失性能

空间环境是一个包括真空、低温、太阳辐射、宇宙辐射、空间碎片、原子氧等多种因素的综合环境。运行在空间环境轨道上的航天器将不同程度地和空间环境相互作用,并产生多种效应,这些效应可能引发一系列光、热、电、机械特性的变化,从而使航天器可靠性大大降低,甚至失效。如:太阳辐射将会使航天器表面的温度上升,产生热效应;原子氧是一种非常强的氧化剂,化学性质极活拨,因此它与低地球轨道的航天器表面材料发生化学反应生成氧化物,表面粗糙度变劣,因而导致表面材料放气加快,结构材料变形,质量损失率增加,机械强度下降,温
控失效;空间碎片与航天器相撞会造成航天器表面的剥蚀、穿孔甚至造成灾难性破坏。又如:在空间真空环境下,易发挥的液体快速蒸发,使润滑表面变成摩擦面;由于空间气体分子密度大大降低,气体热传导能力丧失,由于太阳辐射、地球反射和辐射的热能及航天器设备产生的热能使航天器表面温度上升,这将会使航天器上的材料、元件、电子仪器受到损害;由于空间真空环境中缺氧,有些发动机不易点火;在空间真空环境下,航天器任何一处微小的放气或漏气,都会产生一个附加的加速度,改变航天器的运行轨道和姿态;材料在空间真空环境中,由于蒸发(液体)、升华(固体)以及有机聚合物材料在制造中添加的催化剂、抗氧化剂、增塑剂、增粘剂等的挥发产生材料的质量损失,带来材料成分上的变化,可能引起材料性能的变化,导致材料硬化、脆化和龟裂,造成防护层的分层、破裂等现象。另外,材料表面和内部吸附的水气、二氧化碳和其它气体及氧化物在真空环境中会产生材料放气,虽然使材料表面更加清洁,使材料的电学、光学性能得到改善,然而活动部件表面吸附的气体分子逃逸到空间中去,使活动部件驱动力矩加大,逐渐发展到接触面粘结或焊死(冷焊),便活动部件失效;此外,由于材料的质量损失和放气,其挥发物将会污染航天器上的敏感表面如光学镜头、热控徐层、继电器触点等,将使其功能降低甚至失效。


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