Навигация
Космические воздействия и их характеристика
14620
знаков
2
таблицы
3
изображения
2. Космические воздействия и их характеристика
Космические воздействия характеризуются совокупностью воздействий космической среды, к которым относятся: глубокий вакуум, невесомость, температура, электромагнитные и корпускулярные излучения, наличие метеорных частиц, магнитных и гравитационных полей и др.
При изучении параметров космических условий выделяют три среды: межзвездную, межпланетную, атмосферу планет и их спутников.
Межзвездная среда состоит из межзвездного газа и мельчайших твердых частиц пыли, заполняющих пространство между звездами в галактиках. Межзвездная среда вблизи Солнца переходит в межпланетную среду.
Межпланетная среда заполняет пространство между планетами Солнечной системы. Она состоит из ионизированных атомов водорода и атомов гелия (90 и 9%). Наибольший интерес представляет для нас атмосфера Земли и ее внешняя часть - экзосфера.
Изменение параметров атмосферы Земли с высотой выглядит следующим образом, таблица 1.
Таблица 1 - Изменение параметров атмосферы Земли с высотой
| Высота, км | Давление, Па | Температура, К | Концентрация частиц, см-3 | Характеристика вакуума |
| Уровень моря | 1,33∙105 | 293 | 2,7∙1019 | - |
| 200 | 8,5∙10-5 | 1200 | 7∙109 | Глубокий |
| 500 | 4∙10-7 | 1600 | 2,5∙107 | Глубокий |
| 1000 | 4∙10-9 | 1600 | 1,5∙105 | глубокий |
| 10000 | 2,5∙10-10 | 15000 | 1∙103 | сверхглубокий |
В космических условиях все факторы действуют на фоне глубокого вакуума, что ускоряет протекание различных физических процессов. В космическом пространстве любой материал выделяет газы и пары, примеси и добавки, аскорбиновые кислоты на поверхности и в объеме.
Космический вакуум вызывает сублимацию поверхностных слоев материалов ЭА, т.е. с течением времени происходит уменьшение исходной толщины. Например, пластины Zn или калия за год уменьшаются за счет сублимации на 0,1мм при температуре поверхности 100-150С. Если использовать Al, Si, Cu, Ni, и Br., то для получения такого же результата, необходимо Т = 750-1000.
Потери полимерных соединений происходят главным образом за счет разложения в более простые летучие вещества. Массопотери некоторых материалов достигают 2% при циклическом изменении температуры 90-120С и облучении Солнцем.
В результате происходит изменение теплофизических и диэлектрических характеристик материалов. Теплообмен может осуществляться только за счет излучения. Затруднена теплопередача за счет соприкосновения, из-за микронеровности и вакуумных промежутков между ними. В среднем падение температуры воздуха с высотой составляет примерно 0,56° на каждые 100 м вертикального подъема.
В тропосфере температура воздуха уменьшается на 4-8° на каждый километр высоты. Если летом у земли температура +20 - + 30°, то на высоте 3-4 км температура около 0°, а на высоте 9-11 км достигает минусовой температуры 40-50°.
На рисунке 1 указаны значения температуры в зависимости от высоты, принятые в качестве международного стандарта. Этими значениями пользуются для расчетов и сопоставления данных. На этом же рисунке для того случая, когда необходимы более точные сведения о температуре, приведены зависимости температуры от высоты над уровнем моря для субтропической зимы, умеренного лета и тропического лета.
Рисунок 1 - Стандартная температура атмосферы:
1—умеренное лето; 2—тропическое лето; 3—международная стандартная атмосфера; 4—субарктическая зима.
На рисунке 2 приведены значения плотности воздуха в зависимости от высоты над уровнем моря.
Представляют практический интерес для проектирования аппаратуры средние значения относительной и абсолютной влажности в атмосфере в зависимости от высоты над уровнем моря. Эти зависимости приведены на рисунке 3.
Тропосферу от стратосферы отделяет переходная область протяженностью 1 — 3 км, называемая тропопаузой. Ее высота над земной поверхностью зависит от географической широты места .
У экватора температур а в тропопаузе на высоте 16—18 км равна примерно 70—80°С; у полюсов высота тропопаузы равна 3—6 км и температура в ней значительно выше.
Над тропопаузой начинается стратосфера. В отличие от тропосферы, где температура в основном регулируется турбулентным перемешиванием воздуха в стратосфере регулятором температурного режима является лучевой теплообмен. Стратосфера простирается до высоты 60-70 км.
Самые верхние слои атмосферы, расположенные за стратосферой, называются ионосферой. Молекулы воздуха этих слоев сильно ионизированы.
Нижний слой ионосферы, лежащий на высоте 70-90 км (слой Д), образован ионизацией излучением хромосферы, а расположенный на высоте 90-100 км (слой Д) - рентгеновским излучением короны Солнца.
Зависимость температуры от высоты в верхних слоях атмосферы, если взять некоторые средние значения, вырисовывается в следующем виде: начиная с высоты 11 км, температура остается постоянной примерно до 20 км и равной -560С. Затем на высотах 20—50 км наблюдается повышение температуры за счет интенсивного поглощения ультрафиолетового солнечного излучения слоем озона, расположенного на этих высотах.
На высоте около 50 км температура атмосферы достигает примерно +70° С. Далее начинается новое понижение температуры. На высоте 80-100 км температура падает примерно до -60° С и затем неуклонно повышается, переходя в область положительных значений.
Это повышение температуры связано с бомбардировкой земной атмосферы космическими частицами и с солнечной радиацией.
Невесомость — как фактор космического пространства имеет место при свободном орбитальном полете. По воздействию на ЭС невесомость оказывает влияние на тепловой режим изделий через изменение гидродинамики теплоносителей, процессов кипения и конденсации хладагентов.
Поэтому фактор невесомости обычно учитывается только для ЭС, размещаемых в герметизированных отсеках космических аппаратов.
Основным источником лучистых тепловых потоков в космическом пространстве служит Солнце.
Энергия в спектре излучения распределяется следующим образом:
• 9% -ультрафиолетовое излучение;
• 46% -видимое излучение;
• 45% -инфракрасное, остальное - рентгеновское и корпускулярное
излучение.
|
|
В свою очередь, поверхность земли посылает на поверхность КА длинноволновое излечение, т.е. тепловой поток, составляющий на низких орбитах до 40% плотности потока прямого солнечного излучения.
Рисунок 2 - Стандартная плотность воздуха:
1 — субтропическая зима; 2 — международная стандартная атмосфера;
3—умеренное лето; 4 — тропическое лето.
Рисунок 3 — Зависимость относительной (1) и абсолютной (2) влажности воздуха от высоты над уровнем моря:
φ - относительная влажность; ω- количество водяных паров, г на 1 м
воздуха.
ЛИТЕРАТУРА
1. Грицай С.П., Гурский М.С., Яруничева Е.В. Программа, методические указания и контрольные задания по курсу “Методы и средства испытаний РЭС (ЭВС)”. Мн.: БГУИР, 2003
2. Гурский М.С. Лабораторный практикум по курсу “Испытания, контроль и сертификация радиоэлектронных средств”. Часть-1 Мн. БГУИР, 2000.
3. Гурский М.С. Лабораторный практикум по курсу “Испытания, контроль и сертификация радиоэлектронных средств”. Часть-2 Мн. БГУИР, 2002.
Похожие работы
... нужно т. к. для различных технических объектов и систем набор ФВВ будет свой, специфический, отражающий как особенности объекта, так и условия его эксплуатации. Воздействия внешних и внутренних факторов на материалы изделий проявляются в основном путем: адсорбционного, диффузионного, химического, коррозионного и радиационного механизмов воздействия. Происходящие при этом физико-химические ...
... , форменных элементов (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты и др.) существенно повышают восприимчивость и чувствительность жидких сред организма к внешнему воздействию различных физических факторов, в том числе низкоэнергетического лазерного излучения. В биологических жидкостях имеются специфические фотоакцепторы, реагирующие на лазерное излучение определенной длины волны. Кроме того, энергетической ...
... алюминии Энергия альфа частиц Еα, МэВ Воздух, см Биологическая ткань, мкм Алюминий, мкм 4,0 2,5 31 16 4,5 3,0 37 20 5,0 3,5 43 23 6,0 4,6 56 30 7,0 5,9 72 38 8,0 7,4 91 48 9,0 8,9 110 58 10 10,6 130 69 Характеристики ионизирующих излучений. Единицы измерения Для установления закономерностей распространения и поглощения ионизирующих излучений ...
... , социальной зрелости. Нами проводилось исследования особенностей личности студентов Калязинского педагогического училища 15-16 лет. Гипотеза исследования: при использовании компьютерных технологий для диагностики социально – психологических качеств личности можно выявить некоторые проблемы личностного развития. Цель исследования: необходимость и продуктивность использования компьютерных ...
0 комментариев