低轨道航天器空间环境手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787118016703

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• 低轨道
• 航天器
• 空间环境
• 空间物理
• 大气物理
• 电磁环境
• 辐射环境
• 碎片环境
• 可靠性
• 设计手册

《低轨道航天器空间环境手册》 本书旨在为低轨道（LEO）航天器设计、运行和管理提供详尽而实用的空间环境指南。内容涵盖了影响LEO航天器性能、寿命和安全的关键环境因素，并针对每个因素提供了深入的分析、量化模型以及规避和缓解策略。 第一章：空间环境概述 本章将从宏观视角介绍低轨道空间环境的构成，包括地球磁层、电离层、中性大气以及太阳活动等主要影响源。我们将阐述这些环境因素的起源、演变规律及其对航天器的潜在作用。 地球磁层： 详细介绍地磁场的结构、变化（如地磁暴）及其对带电粒子（如质子、电子）分布的影响。探讨磁层边界（如磁层顶）的形成与动态变化，以及磁层内粒子加速和输运的机制。 电离层： 阐述电离层的垂直和水平结构，包括F2层、E层等关键区域的特性。分析太阳活动（如X射线、紫外线辐射）对电离层产生的影响，如密度变化、等离子体不稳定性，并介绍其对无线电通信、导航信号的影响。 中性大气： 重点关注LEO区域（约100km至1000km）的中性大气密度模型，包括标准模型（如US Standard Atmosphere）和非标准模型（如考虑太阳活动、地磁活动的模型）。分析大气密度随高度、时间和太阳活动的变化规律，及其对航天器阻力、轨道衰减的影响。 太阳活动： 详细介绍太阳周期（如11年太阳活动周期）及其表现形式，包括太阳黑子、耀斑、日冕物质抛射（CME）等。分析这些活动对空间环境的直接影响，如增加带电粒子通量、加热和膨胀地球大气层。 第二章：空间辐射环境 本章将深入探讨影响LEO航天器的空间辐射源及其效应。 太阳活动粒子（SEPs）： 详细介绍SEPs的来源（耀斑、CME）、能谱分布、组成（质子、电子、重离子）以及传播特性。提供SEPs事件的概率模型和预测方法，以及其对航天器电子设备（如单粒子效应）和材料（如总剂量效应）的损伤机制。 地球磁层 trapped particles（捕获粒子）： 重点分析地球磁层中捕获的高能粒子，包括范艾伦辐射带中的质子和电子。详细介绍捕获粒子的能谱、空间分布（受磁层结构影响）及其随地磁活动的变化。阐述捕获粒子对航天器材料的退化（如辐照老化）和电子设备的辐射损伤。 宇宙射线（GCRs）： 介绍银河宇宙射线（GCRs）的来源、组成（主要是质子和原子核）以及其能量谱。分析GCRs对航天器的穿透性和潜在影响，特别是高LET（线性能量转移）粒子引起的单粒子效应。 第三章：空间等离子体环境 本章关注LEO航天器所处的等离子体环境及其影响。 等离子体密度和温度： 描述LEO区域的等离子体密度、电子温度、离子温度和组成的典型值及变化范围。分析电离层等离子体密度在一天、季节和太阳活动周期内的变化。 等离子体相互作用： 阐述航天器与等离子体相互作用的机理，包括电荷积聚、表面放电（如静电放电，ESD）和等离子体鞘的形成。分析等离子体鞘对天线性能、传感器精度的影响。 静电放电（ESD）： 详细阐述航天器表面电荷积聚的原因（如二次电子发射、光电发射），并分析ESD事件的发生概率、能量释放以及对航天器电子系统的危害。提供ESD防护措施和设计指南。 第四章：空间碎片环境 本章将概述LEO轨道上的空间碎片及其对航天器的威胁。 碎片来源与分布： 详细介绍空间碎片的分类（如失效卫星、火箭残骸、碰撞碎片）及其在LEO轨道上的分布情况（轨道高度、倾角、速度）。提供主要的碎片模型（如ORDM, MASTER）及其预测能力。 碰撞风险评估： 阐述空间碎片碰撞概率的计算方法，包括碎片密度、航天器表面积以及相对速度等因素。分析高风险区域和特定轨道上的碰撞威胁。 碎片防护与规避： 介绍航天器结构上的碎片防护措施（如惠普尔防护罩）以及轨道机动规避策略。讨论主动清除碎片的可能性和技术挑战。 第五章：空间环境效应与航天器设计 本章将综合前述环境因素，探讨其对航天器设计、材料选择、任务规划和运行管理的影响，并提供相应的规避和缓解策略。 材料退化： 详细分析空间辐射（SEPs, GCRs, trapped particles）和等离子体对航天器表面材料（如涂层、隔热材料）的退化机理，如颜色变化、机械性能下降等，并提出材料选择和防护建议。 电子元器件损伤： 深入分析空间辐射（总剂量效应 TID, 单粒子效应 SEE）和等离子体对航天器电子元器件（如集成电路、传感器）的损伤机制，提供加固设计（如辐射硬化）、冗余设计以及软件抗干扰措施。 航天器寿命预测： 基于空间环境模型和部件的损伤特性，介绍航天器寿命的预测方法，包括基于辐射剂量的寿命评估和基于碎片碰撞风险的寿命评估。 任务规划与运行： 探讨如何在任务规划中考虑空间环境因素，如避开高风险区域、选择合适的轨道参数、优化姿态控制以减少暴露时间。在运行阶段，如何根据实时空间环境监测数据进行预警和调整操作。 空间天气预报与监测： 介绍空间天气监测的现状和技术手段，包括地面观测网络、空间探测器等。探讨空间天气预报在航天器运行保障中的作用。 附录 常用的空间环境模型列表 空间环境效应的测试标准和方法 相关术语和缩略语对照表

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