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

1、隨著空間活動次數(shù)的增加,微米級、亞微米級的微小空間碎片和微流星體(也被稱為空間粉塵)對航天器有效載荷的撞擊產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)損傷效應(yīng)逐漸受到各國地面研究工作者的重視。本文利用ORDEM2000對空間粉塵環(huán)境進(jìn)行了剪裁,使用激光驅(qū)動飛片技術(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

2、對其光學(xué)性能即光學(xué)透過率進(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)通過不同鍍膜方法得到微米級金屬飛片。試驗?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熔融石英玻璃表面產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)損傷,隨后也對石英玻璃表面損傷處的光學(xué)透過率進(jìn)行了測定。
　　具有一定速度的微小飛片粒子碰撞石英玻璃后,對材料表面的觀察結(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。測量被飛片粒子撞擊的石英玻璃損傷處透過率結(jié)果顯示,高速撞擊下石英玻璃光學(xué)透過率明顯下降。
　　在石英玻璃表面結(jié)構(gòu)損傷和其性能退化的基礎(chǔ)上,本文建立模型對不同條件碰撞后的石英玻璃表面透過率降低進(jìn)行了解釋。分析結(jié)果表明,光線透過率隨著整個損傷區(qū)域面積的增加而降低;若石英玻璃表面只有陷坑和裂紋,則光線透過率隨著