空间技术概论试题Word下载.docx

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1.低真空：

105～102Pa（0~50Km）

2.中真空：

102～10-1Pa（50~90Km）

3.高真空：

10-1～10-5Pa（90~330Km）

4.超高真空：

＜10-5Pa（330Km以上）

5试述真空环境效应有哪些？

各自对航天器有什么影响？

（1）压力差效应：

会使密封舱变形或损坏，因此增大了贮罐中液体或气体的泄漏，缩短了使用时间；

（2）真空放电效应：

射频空腔波导管等装置有可能由于微放电而使其性能下降，甚至产生永久性失效。

（3）真空出气效应：

产生分子污染，降低观察窗和光学镜头的透明度，改变热控涂层的性能，减少太阳能电池的光吸收率，增加电器元件的接触电阻等。

（4）材料蒸发升华和分解效应：

引起表面粗糙，使航天器表面光学性能变差；

引起材料机械性能的变化。

可能改变材料表面的适应系数及表面辐射率，显著改变材料的机械性能、蠕变强度和疲劳应力等。

（5）粘着和冷焊效应：

活动部件、支承、传动、触点部位都可能出现故障。

冷焊将加速轴承的磨损，减少其工作寿命，使电机滑环、电涮、继电器和开关触点接触不良，天线或重力梯度杆展不开，太阳电池阵板、散热百叶窗打不开等。

（6）真空环境下的热辐射效应：

对航天器的温度控制起着重要作用。

6试述冷焊发生的要素，冷焊试验要求的真空度是多少？

1.冷焊发生三要素：

高真空、相同金属材料、压力

2.发生在10-7Pa以上的超高真空环境下

7什么是真空环境的分子沉效应？

在空间模拟室内，真空规面向试件所测得的分子流压力值比面向真空容器壁板所测得的分子流压力值高1~2个数量级。

这就是分子沉效应。

8真空环境模拟的方法有哪些？

1.物理模拟是指模拟空间的实际真空环境。

2.效应模拟是指空间真空环境模拟试验与空间真空环境试验的一致性。

3.数值模拟是用数学模型代替实际系统的模拟试验。

9真空容器有效直径与航天器特征尺寸之间的关系式是什么？

DM：

模拟器有效直径，DV：

航天器特征尺寸

关系式：

10真空环境的润滑方式有哪些？

润滑材料的种类有哪些？

1.液体润滑：

饱和蒸气压较低的润滑油

2.固体润滑：

层状晶体结构物质、非层状无机物、金属薄膜、塑料、合成膜、化合膜

3.自润滑：

石墨、陶瓷、复合材料

11地面磁场强度是多少？

随地心距离如何变化？

在地面上的平均磁感应强度约为5×

10-5T（特斯拉），其强度随地心的距离以r-3向外递减。

12航天器受到的磁力矩如何计算？

L=M×

H（其中L：

干扰力矩；

M：

卫星的磁矩；

H：

空间磁场强度）

13减小航天器磁力矩的措施有哪些？

1）尽量减少磁性物质，尽量选用无磁材料，晶体管等元器件的引线用无磁材料，缩短有磁性的晶体管引线长度；

2）尽量减少敏感仪器，测定其允许的干扰阈值，电池用无磁的银镉电池，不用镉镍电池。

3）合理配置磁性物质以减少总磁矩，合理安排强直流电缆的位置，通过布线设计减小回路面积，如导线要成对缠绕或用同轴形式、限制环的数量和面积、避免形成强直流回路、使相邻磁场相互抵消等；

4）磁屏蔽，用高磁导率的材料进行多层封闭；

5）在发射前进行航天器磁矩的测量，对干扰力矩进行补偿控制，减少磁力矩引起的自旋轴进动。

14空间磁场模拟的方法有哪些？

磁屏蔽法和线圈通电流法。

15什么是微重力环境，其重力加速度的范围是多大？

它是如何产生的？

天体的引力被与其方向相反的惯性力大部分抵消后，剩余的微弱重力环境，称为微重力环境，10-3g～10-6g。

产生原因为重力和离心力两者抵消。

16简述地面模拟微重力环境的主要方法。

落管、落塔、高空气球、火箭实验、飞机抛物线飞行模拟微重力环境、地面模拟用的悬浮装置、中性浮力微重力模拟试验。

17如何进行太阳电池阵微重力模拟环境下展开试验？

吊挂式展开试验技术

18空间碎片按尺寸分成哪三类？

其来源是哪些？

1）大碎片（＞10cm）：

完整目标，包括废弃的卫星和运载末子级；

执行任务中的抛弃物品，如卫星整流罩等；

因碰撞、爆炸和解体产生的大碎片；

脱落的活动部件，如系绳等

2）小碎片（1mm~10cm）：

任务相关物体，如爆炸螺栓等；

高强度爆炸、碰撞产生的小碎片；

温控涂层表面退化脱落的大片漆片；

核反应堆泄漏的冷却剂；

其他脱落的活动部件，如天线等

3）微小碎片（<

1mm）：

任务相关物体，如爆炸螺栓产生的碎屑；

高强度爆炸、碰撞产生的碎屑；

固体火箭燃烧产物，如Al2O3颗粒；

温控涂层表面退化脱落的微小漆片；

碎片碰撞产生的二次碎片云；

核反应堆冷却剂泄漏的产物。

19简述空间碎片对航天器表面材料性能的影响。

非穿孔处的撞击会造成表面汽化、电离，产生等离子云，使表面材料或部件性能退化。

1）光学器件对多次微小碰撞引起的表面退化非常敏感，光线散射程度会急剧增加。

碰撞造成的污染粒子，会使仪器光学性能下降。

2）多次微小碰撞会引起热控涂层的表面退化，粗糙度增加，热吸收系数变大，导致航天器热控性能下降。

3）多层绝热材料受微小碎片多次碰撞，可能造成严重破损，降低隔热性能，甚至形成“冷点”，导致“冷点”附近设备、仪器失效。

4）空间微小碎片对太阳电池盖片多次碰撞的“砂蚀”效应，会使盖片透光性能下降，太阳电池阵供电能力逐渐衰减。

5）小碎片撞击对空间功能性防护膜的损伤，会导致原子氧在损伤处“潜蚀”，导致防护失败。

LDEF镀铝多层绝热毯的底面分析表明，0.6mm大损伤处的“潜蚀”长度是其3倍。

0.1mm小损伤处的“潜蚀”长度是其8倍。

20空间碎片的观察方法有哪些？

各自有什么特点？

1）地基光学望远镜探测：

可以观测到低地球轨道上5cm的碎片；

2）地基雷达探测：

能探测1000km轨道上6cm的碎片；

3）天基雷达探测：

装载在航天器上，与目标距离较近，有较高分辨率，且不受大气的干扰；

4）天基红外和可见光探测：

100km距离上可观测直径1mm的物体，1000km距离上可观测到1cm的物体；

5）天基直接探测：

测量碎片撞击时的压力来探测碎片的大小及分布，可将多个传感器组合成面积很大的探测器，提高探测效率。

6）天基样品回收分析：

可以得到600km以下的空间碎片通量密度、质量和成分分布；

7）天基航天器表面观察：

由航天飞机对空间站进行绕飞，通过不同角度对空间站外部表面进行拍照，以期完成对空间站在微流星体及空间碎片环境中受损情况的评估。

21为什么要进行空间碎片碰撞的数值仿真研究？

1.目前美国、俄罗斯等地面实验设备比较完善的国家能够实现的实验条件仍不能满足空间碎片研究的需要，需要采用数值仿真技术进行补充。

2.数值仿真的优势之一是可以模拟设备无法达到的实验条件。

另一个优势是可以方便的改变弹丸、靶材参数，用较短的时间和较少的经费，获得像弹道极限方程这样的规律性的结果。

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22简述什么是原子氧环境、产生的原因、主要环境参数。

原子氧是指低地球轨道（通常认为200km~700km高度）上以原子态氧存在的残余气体环境。

在这个轨道高度上，气体总压力为10-5～10-7Pa，环境组分有N2、O2、Ar（氩）、He、H及O等，相应的粒子密度约为106～109cm-3。

23简述电阻型原子氧环境探测传感器及空间材料原子氧剥蚀率探测传感器的原理。

电阻型原子氧密度探测传感器的原理是：

将对原子氧敏感的金属膜淀积到绝缘基底上形成金属电阻膜，金属膜暴露在原子氧环境后，金属膜氧化剥蚀不断变薄，电阻值随之增大，通过电阻值的变化可以算出膜的厚度损失。

利用电阻膜选用金属的原子氧反应率即可得出采样周期内原子氧通量的平均值。

24简述原子氧效应防护方法。

抗原子氧剥蚀新材料及防原子氧涂层两方面。

前者如氟化聚合物、聚硅氧烷-聚酰亚胺等。

后者以SiOx为代表，为了有效防止原子氧、紫外、微小碎片综合效应的危害，近年来国外采用有机硅烷膜、多层复合膜等具有对防护膜缺陷自修复能力的防护膜做为低地球轨道环境效应的防护手段。

25简述空间等离子体环境的形成原因与分类。

1.日地空间等离子体产生来源于太阳辐射，太阳辐射主要包括电磁辐射和粒子辐射。

太阳辐射与地球磁场、地球高层残余大气相互作用，产生了复杂多变的日地空间等离子体环境。

2.日地空间等离子体主要由太阳风等离子体、磁层等离子体、电离层等离子体三部分组成。

26电离层等离子体对高压电池阵的影响有哪些？

（1）电弧放电

（2）附加电流损失

（3）电磁干扰

（4）离子溅射

（5）污染的再吸附

27简述空间辐射环境的构成。

地球俘获带、太阳宇宙射线、银河宇宙射线、地球辐射带模型、南大西洋负磁异常区、人工辐射环境。

28简述辐射通量、注量及吸收剂量的定义。

1.辐射通量（粒子通量）：

单位时间通过单位面积的粒子数，单位为cm-2s-1；

2.注量：

单位面积上入射粒子的时间积分通量，单位cm-2，通常加上粒子的符号。

3.吸收剂量：

单位质量靶物质中沉积的辐射能量，单位拉德（rad）和格瑞（Gy）。

29总剂量辐射损伤地面试验通常采用哪些方法？

1.总剂量效应的模拟源主要包括γ射线、X射线、电子、质子等。

2.总剂量地面试验设备包括：

GSFC的Co-60源辐照设备、NASAGSFC的VandeGraaff加速器辐照设备、法国ONERA的总剂量效应模拟试验设备

30辐射单粒子效应地面试验通常采用哪些方法？

1.主要采用加速器产生的质子或重离子、放射源发射的重离子或脉冲激光。

2.重离子源、高能质子模拟、放射源的裂变产物、脉冲激光模拟单粒子效应试验设备：

重离子辐照试验设备、高能质子单粒子效应辐照设备、脉冲激光单粒子效应模拟试验设备、锎源模拟试验装置

31简述月球表面形貌的构成。

分为月海、类月海、撞击坑、山脉、峭壁、月谷、月溪、月湖、月湾、月沼和月面辐射纹等主要地貌类型，分布于月海和高地内部或横跨月海和高地两大地理单元。

32什么是月球尘埃等离子体，它对航天器有什么影响。

1.月尘的颗粒小、带电、容易悬浮等特点，登月设备或者人员会遇到很多问题。

由于月尘造成的环境效应包括污染、磨损、阻塞、静电等。

2.月表的月尘具有较强的吸附性，当设备或者人员在月面行走时，极易吸附在上面，这会对设备的性能产生影响。

悬浮的月尘则会沉降在任何可能的表面上，甚至进入到活动的部件内，从而影响设备的性能。

33航天器污染有哪几类，污染对航天器有什么影响？

1.粒子污染、分子污染、羽流污染

2.污染效应会造成航天器敏感表面损伤退化，产生卫星图像失真、影响光学表面的反射率与透射率、热控表面性能退化效应、太阳电池阵输出功率衰减、电子仪器失灵和失效等影响。

34航天器热平衡试验工况有哪几种？

1）稳态工况：

仪器设备长期连续工作、发热量恒定、外热流值恒定（一般取轨道周期外热流积分平均值）；

2）准稳态工况：

仪器设备按设定的工作模式工作，外热流值恒定；

3）周期性瞬态工况：

仪器设备按设定的工作模式工作，外热流按轨道周期性瞬变；

4）瞬态工况：

仪器设备按设定的工作模式工作，外热流为非周期性变化。

如某些特定航天器的飞行任务或工作寿命期内特定的飞行轨道。

这种工况亦称非周期性瞬态工况。

35简述热真空试验程序。

1）先热平衡后热真空试验时，一个循环一个循环地完成。

2）热平衡与热真空交叉进行时，一般先交叉，后单独完成剩余的循环试验；

3）单独进行热真空试验时，一般先从室温升温，若需模拟入轨环境可先从室温降温。

4）在热浸时间进行详细的电性能检测和功能验证，检测覆盖率应达到百分之百，以便充分暴露潜在的质量缺陷。

36航天系统的组成包括哪几个部分？

航天运载工具、航天器、航天发射场、航天测控网和航天应用等五大系统。

37按照功能，航天运输系统可以分为哪几个类型？

运载工具、天地往返系统和轨道转移系统。

38近代航天理论和实践的代表人物有哪几位？

K˙3˙齐奥尔科夫斯基，R˙戈达德，H˙奥伯特和冯·

布劳恩等

39什么是二体问题？

二体问题是指研究两个质点仅在其间万有引力作用下的运动规律，是天体力学的一个基本问题。

40简述三个宇宙速度的含义和理论值。

从地球表面发射航天器使其环绕地球运动所需的最小速度，7.91km/s；

脱离地球引力场的最小速度，11.2km/s；

脱离太阳引力场的最小速度，16.7km/s。

41A星半长轴是B星的16倍，问其周期是B星的多少倍，依据什么原理？

64倍，即有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。

42轨道六要素有哪些？

轨道半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角、真近点（过近地点时刻）。

43什么是近地点幅角？

近地点与升交点对地形的张角，沿着卫星运动的方向从升交点量到近地点。

也就是升交点-地心连线与近地点-地心连线的夹角。

44简述星下点的定义及其表示方式。

航天器与地心连线在地球表面的焦点。

可用地理经、纬度表示。

45用麦卡托投影法表示的星下点轨迹第二圈西退22.5°

的轨道周期是多少？

90分钟

46在麦卡托投影地图上，近地卫星、地球同步卫星和静止轨道卫星的星下点轨迹是什么形状？

近地卫星的星下点轨迹像一条正弦曲线，地球同步轨道卫星的星下点轨迹是一条8字形的封闭曲线，静止卫星的星下点轨迹是一个点。

47地球形状摄动（非均匀引力场）的主要影响是什么？

影响轨道的各参数周期性变化，主要影响升交点赤经Ω和近地点幅角ω的长期变化，即轨道面在惯性空间转动（表现为升降交点的进动）和轨道在其面内的转动（近地点幅角的进动）。

48大气阻力摄动的影响是什么？

大气阻力引起航天器轨道速度不断下降，使得轨道的半长轴逐渐减小、轨道高度逐渐降低、周期逐渐缩短。

49中等高度轨道航天器的主要摄动源是什么？

引力场是最大的摄动力，其次是天体引力。

50什么是霍曼转移？

与两个共面同心圆轨道相切的椭圆轨道转移。

51什么是太阳同步轨道？

轨道面转动角速度与地球公转的平均角速度一致的轨道。

52举出几种常见的航天器轨道。

地球同步、太阳同步、地球静止、回归轨道、大椭圆临界倾角轨道。

53人造地球卫星按照用途可分为哪些？

应用卫星、科学卫星、工程技术试验卫星。

54在轨运行期间，卫星的热量主要有哪几类？

太阳辐射能、地球反射的太阳辐射能、地球的红外辐射和卫星内部发热。

55什么是卫星的姿态控制？

控制卫星整体绕其质心的运动状态以及部件之间的相对运动，从而使航天器获得并保持在太空的预定指向。

56按照任务不同划分，载人飞船可以分为什么？

卫星式载人飞船、登月载人飞船和行星际载人飞船。

57通信卫星的组成包括哪些？

转发器、天线、卫星服务系统。

58按照导航方法分，导航卫星可分为什么？

多普勒测速导航卫星和时间测距导航卫星。

59目前主要的卫星应用包括哪些？

卫星通信、导航定位、卫星遥感、科学探测以及工程技术试验。

60目前对行星进行探测的方式有哪几种？

掠过；

硬着陆（击中）；

环绕探测；

软着陆；

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