空間微小碎片環(huán)境下光學(xué)石英玻璃撞擊效應(yīng).pdf

1、隨著空間活動(dòng)次數(shù)的增加,微米級(jí)、亞微米級(jí)的微小空間碎片和微流星體(也被稱為空間粉塵)對(duì)航天器有效載荷的撞擊產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)損傷效應(yīng)逐漸受到各國(guó)地面研究工作者的重視。本文利用ORDEM2000對(duì)空間粉塵環(huán)境進(jìn)行了剪裁,使用激光驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡和分光光度儀及計(jì)算機(jī)模擬高速撞擊模型等手段,主要以毫米以下尺寸的鋁飛片高速撞擊適用于衛(wèi)星和在軌執(zhí)行任務(wù)的航天器上的光學(xué)玻璃為研究對(duì)象,觀察了被高速撞擊后光學(xué)玻璃表面結(jié)構(gòu)損傷特征,同時(shí)

2、對(duì)其光學(xué)性能即光學(xué)透過(guò)率進(jìn)行了表征。
　　本文選用熔融石英玻璃作為航天器用光學(xué)玻璃,空間碎片采用Al、Cu兩種材質(zhì)通過(guò)不同鍍膜方法得到微米級(jí)金屬飛片。試驗(yàn)?zāi)M了飛片速度、飛片材料種類、飛片體態(tài)、飛片尺寸和飛片撞擊角度等不同條件下微小飛片對(duì)熔融石英玻璃表面產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)損傷,隨后也對(duì)石英玻璃表面損傷處的光學(xué)透過(guò)率進(jìn)行了測(cè)定。
　　具有一定速度的微小飛片粒子碰撞石英玻璃后,對(duì)材料表面的觀察結(jié)果表明,脆性玻璃表面的損傷區(qū)域和損傷形式與

3、飛片速度、種類、尺寸、體態(tài)和碰撞角度有關(guān)。玻璃表面損傷主要表現(xiàn)為三種形式:飛片粒子吸附在表面造成污染、高速撞擊產(chǎn)生陷坑和微裂紋。測(cè)量被飛片粒子撞擊的石英玻璃損傷處透過(guò)率結(jié)果顯示,高速撞擊下石英玻璃光學(xué)透過(guò)率明顯下降。
　　在石英玻璃表面結(jié)構(gòu)損傷和其性能退化的基礎(chǔ)上,本文建立模型對(duì)不同條件碰撞后的石英玻璃表面透過(guò)率降低進(jìn)行了解釋。分析結(jié)果表明,光線透過(guò)率隨著整個(gè)損傷區(qū)域面積的增加而降低;若石英玻璃表面只有陷坑和裂紋,則光線透過(guò)率隨著