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航天器的防护手段有哪些
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太空环境十分苛刻,各国研制的航天器为抵御这样的恶劣环境,先后发展出了多种防御手段。近地轨道不仅有天然微流星,还有人工产生的太空垃圾,航天器尤其是载人航天器都要采取必要的防护措施。目前,世界各国研制的航天器主要通过坚硬的金属外壳来硬抗冲击,确保气密舱不会被击穿。无人航天器对防撞击的优先级较低,但也要采取一定措施。以美国哈勃太空望远镜为例,它的里奇-克莱琴(R-C)反射镜位于长长的镜筒内,镜筒本身起到了一定的保护作用。另外,它还有一个镜筒盖,必要时可以盖上,避免被微流星撞击。
相比运行在近地轨道上的“哈勃”,运行在L2晕轨道上的“韦伯”,面临的微流星密度要低得多。但是,“韦伯”标志性的网球场大小的防热罩,仍然专门考虑了抵御微流星撞击的技术,主要手段是粘合大量加强条形成“防撕裂”的网格,目的是保证微流星撞击产生的孔洞不会延伸到网格外。
另外,航天器要抵御来自太空的高能辐射威胁,目前主要靠硬扛。现役航天器的铝制金属外壳可以屏蔽一部分太空辐射,深空环境下的防护措施还有待实际检验。
美国宇航局针对高能带电粒子流和宇宙射线,还提出了舱内或舱外增加一层水来进行辐射屏蔽的想法。他们还有超导电磁铁产生强磁场构成辐射屏蔽的磁层罩概念,以降低太空辐射对航天员的危害。
对于无人航天器来说,辐射屏蔽要简单很多。例如,对抗高能粒子的单粒子效应,既有优中选优抗辐射的航天级芯片,也有以SpaceX公司为代表企业采用的多块商业芯片冗余措施。
此外,航天器设计还要综合考虑高能辐射对太阳能电池、蓄电池、绝缘材料以及电子器件的影响,通过抗辐射加固和冗余设计等措施,基本可以防御太空高能辐射的威胁。 (中航)