空间真空环境对航天器的影响

在航天器设计过程中，我们必须考虑真空环境对航天器的影响。真空环境会引起的压力差效应、真空放电效应、热辐射效应、真空出气效应、材料蒸发、升华和分解效应、干摩擦、粘着与冷焊效应。

真空环境划分

根据国标GB/T3163-2007，真空区划分为如下四个区段：
· 低（粗）真空：~100Pa
· 中真空：100~0.1Pa
· 高真空（HV）：10-1~10-5Pa
· 超高真空（UHV）：＜10-5Pa
根据卫星运行轨道不同，真空度也不同，轨道越高，真空度越大，
海平面大气压力Pa;
90Km时是0.2Pa;
200Km时是1.5X10-4Pa;
500Km时是10-6Pa;
1000Km时是10-8Pa;
10000Km时是10-11Pa;
月球表面大气压力
10-11 Pa~10-12 Pa

真空环境造成的影响

压力差效应：

压力差效应在10+5~10+2Pa的粗真空范围内发生.当卫星及其运载工具上的密封容器进入稀薄气体层后，容器内外压差增加到约0.1MPa,加剧了容器的受力.因此，容器的结构强度设计必须考虑这种压差产生的机械力。此真空环境可能使密封舱变形或损坏，增大贮罐中液体或气体的泄漏，缩短使用时间.

真空放电效应：

真空放电效应一般发生在10+3~10-1Pa低真空范围.当电极之间发生自激放电时称为电击穿.决定击穿电压量值的因素很多，如气体性质、压力、两极间的距离、极板的性质和形状等.

对发射上升阶段必须工作或通电的电子仪器，应防止任何放电的可能。*

当真空度达到1×10-2Pa或更高时，在真空中分开一定距离的两个金属表面，在受到一定能量的电子碰撞时，从金属表面会激发出更多的次级电子.它们与两金属面发生多次往复碰撞，使放电成为稳定态，这种现象称微放电，金属由于受电子碰撞而温度升高，可使附近气体压力升高，甚至造成严重的电晕放电，微放电可导致射频空腔、波导管等性能下降，甚至产生永久性失效

热辐射效应：

在空间真空环境下，卫星与外界的传热主要通过辐射形式，因此卫星表面的辐射特性对其温度控制起着重大作用，这与地面情况差别很大（地面可以通过热对流传热）。为了使卫星保持在允许的热平衡温度下，其热设计必须考虑在空间真空环境下传热以辐射为主导的效应此外，卫星中静态接触的组件，由于表面存在微小的不平度和真空空隙，使接触热阻增大

真空出气效应：

在高于10-2Pa的真空度下，材料中的气体不断地从其表面释放出来。这些气体的来源是：
(1)原先在材料表面上吸附的气体在真空状态下从表面脱附.
2)原先溶解于材料内部的气体，在真空状态下，从材料内部向真空边界扩散，最后在界面上释放，脱离材料
卫星材料在空间真空环境下的出气效应，可使高温处吸附或吸收的可凝性气体转移到卫星的低温处，造成低温处表面污染，改变了表面的性能

材料蒸发、升华和分解效应：

干摩擦、粘着与冷焊效应：

干摩擦、粘着与冷焊效应一般发生在10-7Pa以上的超高真空
环境。地面上，固体表面总吸附有O2和H2O膜及其他膜，在不加
注润滑剂的情况下，它们构成为边界润滑剂，起到了减少摩擦系数的作用。在真空中固体表面的吸附气膜、污染膜、及氧化膜被部分或全部消除，从而形成清洁材料表面.表面间出现干摩擦、粘着或冷焊，可以加速轴承的磨损，减少其工作寿命，使电机滑环、电刷、继电器和开关触点接触不良，甚至使卫星上一些活动组件出现故障，如天线或重力梯度杆展不开，太阳电池帆板、散热百叶窗打不开等，总之，一切支承、传动、触点等位置都可能出故

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