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空间等离子体主动试验的实验研究及工程样机研制

张文彬

   空间探测是指通过探空火箭、人造卫星、人造行星和宇宙飞船等航天器,对空间环境进行的直接探测。自然界产生的空间扰动有一定的偶然性,这些探测通常都是携带各种探测器来被动探测空间环境的变化及扰动。相比之下,空间等离子体主动试验,是用人工方法破坏空间物理环境的平衡状态,然后观测它恢复平衡的动力学过程。这种方法有利于从众多的物理参数中突出某一个或少数几个加以研究,发现其规律。 本文通过调研国外已经开展的空间等离子体主动试验的案例,结合我国为主动试验进行的前期工作,在此基础上开展了以钡释放为目标的空间等离子体主动试验的地面实验,考察了加热、气化钡的基本原理、过程,重点对点火系统进行了研究,发现化学物质具有一定的电阻时比较容易点燃,并通过实验测定点火能量约为22J。对Ti+C的燃烧温度进行了测量,得到大气中的燃烧温度最高为2600K。在此基础上设计了真空系统内的缩比释放实验,拟定了在实验中测量真空内燃烧的温度与压力的方案。 本文还针对钡释放装置的工程样机,进行了热设计。在试验中,与运载火箭分离后的试验装置在空间中继续飞行一段时间后进行工作,在这段飞行中无法对其进行姿态控制,为使得电控箱内的电路能够正常工作,需要对电控箱表面进行涂层处理,使其温度可以始终控制在理想范围内。本文计算了这种情况下电控箱的温度,结果表明,太阳辐射热流与电控箱内部发热是温度变化的主要原因。由于电控箱姿态不定,电控箱接受太阳辐射的情况会直接影响其温度变化,所以涂层需要满足多种情况的要求。计算结果表明,选择表面低吸收率(α= 0.15)及相应的表面发射率(e = 0.16)的全反射涂层,可以将电控箱温度变化控制在很小的范围内,保证电控箱内电路正常工作。……   
[关键词]:主动试验;地面实验;热控;涂层
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)2010年
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