空间模拟电子辐照环境下聚四氟乙烯二次表面镜的损伤和衰退

文章介绍了在实验室模拟空间静电放电环境下聚四氟乙烯二次表面镜所受到的损伤和污染。通过光学和扫描电子显微镜检测出了13种不同类型的损伤;而喷溅表面污染物由俄歇谱仪进行分析。文章进一步阐明了导致聚四氟乙烯二次表面镜的严重衰退的环境条件,评估了损伤与未损伤二次表面镜在太阳光谱范围内的反射特性,并比较了这些试样和标准铝板的热性能。

无色聚酰亚胺薄膜二次表面镜的光学特性研究

采用磁控溅射镀膜工艺,以无色透明聚酰亚胺(CPI)膜为基底,Ag和Al作为反射层,制备了CPI薄膜二次表面镜。使用Lambda 950分光光度计对二次表面镜的反射曲线进行分析,研究了在红外波段和可见光波段,CPI薄膜二次表面镜与聚全氟乙丙烯(F46)薄膜镀银二次表面镜、聚酰亚胺(PI)薄膜镀铝二次表面镜反射性能的差异。结果表明:在可见光波段,CPI薄膜镀银二次表面镜与F46镀银薄膜相当,反射率达95%以上;较传统PI镀铝薄膜,CPI镀铝薄膜反射率明显提升;在红外光波段,CPI薄膜反射性能不及F46薄膜,与传统PI薄膜相当;CPI薄膜镀银二次表面镜吸收发射比(α_(s)/ε)达0.19,与F46薄膜镀银二次表面镜的相近,而耐温性能优于F46薄膜镀银二次表面镜。

防静电Kapton二次表面镜的电子辐照效应

文章研究防静电Kapton二次表面镜(ITO/Kapton/Al)在不同能量电子辐照后,太阳吸收比退化情况,并利用X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对样品表面的成分和形貌进行了分析。结果表明,相同电子注量下,电子能量越高,对样品的太阳吸收率退化作用越大;电子辐照对样品表面形貌影响不大,但是会降低表面氧化铟锡的含量;不同能量的电子对样品表面成分的损伤效应是一致的。

玻璃型镀铝二次表面镜的模拟空间环境辐照试验研究

主要通过对镀铝二次表面镜先后进行紫外辐照以及电子、质子的综合辐照,并结合太阳吸收率和半球发射率测试,研究了低能电子、质子以及紫外辐照对镀铝二次表面镜热控性能的影响。结果表明,镀铝OSR具有良好的抗紫外辐照以及抗低能电子、质子辐照能力。

掺铈玻璃型二次表面镜热控性能稳定性研究

对卫星用掺铈玻璃型二次表面镜 (SSM)的热控性能在空间辐照环境中的长期稳定性进行了研究。给出了经紫外、电子和质子模拟辐照试验后 ,导电和非导电掺铈玻璃型二次表面镜热控性能的数据 ,并对其衰退机理进行了分析。结果表明 。

激光源原子氧对Kapton薄膜和Kapton/Al薄膜二次表面镜性能的影响

在模拟空间环境原子氧暴露条件下,采用激光源原子氧对热控涂层材料Kapton薄膜、Kapton/Al薄膜二次表面镜进行了不同剂量的暴露试验。研究了这两种材料的质量损失、表面形貌随原子氧暴露剂量的变化关系,以及Kapton薄膜的光谱透过率、Kapton/Al薄膜二次表面镜的光谱反射率和太阳吸收比Δαs随原子氧暴露剂量的演化规律。结果表明:两种材料的质量损失随原子氧暴露剂量的增加呈线性增大;原子氧暴露后,试样表面呈"地毯"状形貌,且随暴露剂量的增加粗糙度变大;Kapton薄膜的光谱透过率、Kapton/Al薄膜二次表面镜的光谱反射率随原子氧暴露剂量的增加而降低,Kapton/Al薄膜二次表面镜的太阳吸收比Δαs随暴露剂量的增加而增大。最后对Kapton薄膜的存在寿命和Kapton/Al薄膜二次表面镜绝热平面的平衡温度进行了预测。

薄膜二次表面镜热控涂层的辐射物性分析

认识热控涂层的热辐射物性对航天器热控制设计具有重要指导作用。文章根据薄膜二次表面镜涂层的吸收与反射过程分析,建立模型方程,结合已有的太阳吸收比、红外发射率等表观数据,采用非线性参数最小二乘法获得了薄膜材料的吸收系数和反射率等辐射物性,并分析了厚度对热控涂层太阳吸收比和红外发射率的影响。研究结果表明,聚酰亚胺薄膜对太阳光的表面反射率为0.571,吸收系数为19.343 mm-1,对红外辐射的表面反射率为0.227,吸收系数为39.615mm-1;F46薄膜对太阳光的表面反射率为0.744,吸收系数为0.757mm-1,对红外辐射的表面反射率为0.111,吸收系数为9.240mm-1。

卫星柔性热控薄膜材料充放电效应试验

针对柔性热控薄膜材料导电/绝缘多层复合、微纳尺寸厚度的结构特点,采用10~70 KeV电子辐照的方法开展了kapton基二次表面镜薄膜材料充放电特性的测试试验,获得了表面充电电位、静电放电频次等关键参数,并采用蒙特卡罗方法研究了辐照电子在多层薄膜材料内的输运规律。研究结果表明由于kapton基二次表面镜薄膜结构的特殊性,当辐照电子能量为10 KeV时未发生静电放电现象,随着电子能量不断增加,薄膜材料的表面充电电位幅值与静电放电频次呈先上升后下降的变化规律,且在电子能量为25 KeV时空间充放电效应最为显著。

航天器柔性热控薄膜研究现状

柔性热控薄膜材料广泛应用于各种航天器平台,其性能对维持航天器正常工作环境至关重要。本文针对空间热控技术发展要求,综述了国内外柔性热控薄膜材料的技术指标以及应用现状。介绍了国内外各种航天器上普遍应用的一次表面镜、二次表面镜、腐蚀防护膜和热控带等柔性热控材料的工作原理及应用范围,并对国内外典型柔性热控产品性能进行了对比。并介绍了相变热控材料、CCAG热控薄膜等新型智能柔性热控材料的研究情况。

原子氧与紫外综合辐照对Kapton/Al性能的影响

Kapton/Al薄膜二次表面镜是一种广泛应用的热控涂层,用于维持航天器表面正常的工作温度。本文利用激光源原子氧设备对Kapton/Al薄膜二次表面镜进行了原子氧与紫外综合辐照试验,试验前后通过高精度微量天平、扫描电镜、紫外-可见-近红外分光光度计及X射线光电子能谱仪等测试分析手段观察了材料质量损失、表面形貌、光学性能随辐照时间的演化规律,分析了试验前后Kapton/Al薄膜二次表面镜表面成份的变化。结果表明:Kapton/Al薄膜二次表面镜的质量损失随辐照时间的增加呈线性增大,原子氧与紫外综合辐照造成的质量损失明显高于单独原子氧作用产生的质量损失;试验后试样表面呈"地毯"状形貌,且随辐照时间的增加表面粗糙度变大;Kapton/Al薄膜二次表面镜的光谱反射系数随综合辐照时间的增加而降低,致使太阳吸收比的变化不断增大;试验后试样表面成份变化明显,说明原子氧和紫外环境与Kapton/Al薄膜二次表面镜表面发生了复杂的物理化学作用。

热控涂层电子辐照效应

研究防静电Kapton二次表面镜(ITO/Kapton/Al)、S781白漆两种典型热控涂层,在不同能量电子辐照后太阳吸收比退化情况,并利用X射线光电子能谱和扫描电子显微镜对样品表面的成分和形貌进行了分析。结果表明:相同电子注量下,不同能量电子对样品的太阳吸收比退化作用程度是有区别的。而样品光谱反射率、表面形貌、表面成分的损伤效应类似,说明不同能量电子辐照下,样品的退化机理是一致的。

低能质子辐照下F46/Ag光学性能退化及损伤模型

利用空间综合辐照环境模拟器对F46/Ag二次表面镜进行低能质子辐照试验,发现30 keV质子辐照会导致F46/Ag的光学性能发生显著退化,波长为350 nm处的光谱反射率变化值随累积辐照通量呈指数关系增加,太阳吸收比变化值随累积辐照通量线性增加。通过Monte Carlo模拟计算得到不同深度电离能损和位移能损的分布,发现质子辐照F46/Ag主要通过电离进行能量的传递。当质子能量为30 keV时,F46表面获得质子传递能量的最大值。量子化学计算结果表明30 keV质子辐照F46/Ag时材料表面C—F键和C—C键断裂所需吸收的能量远小于质子传递给F46表面的能量。XPS分析表明质子辐照后材料表层发生了一系列断键和重组反应,生成了自由基和分子片段,表面发生脱氟和碳富集,与量子化学计算结果相吻合。