Космические исследования, 2020, T. 58, № 3, стр. 208-222
Изменение поверхностных и объемных свойств космического аппарата при адсорбции и рекомбинация атомов кислорода и азота
Н. И. Сидняев 1, *, Н. С. Климова 1
1 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
г. Москва, Россия
* E-mail: Sidn_ni@mail.ru
Поступила в редакцию 31.01.2019
После доработки 09.06.2019
Принята к публикации 19.09.2019
Полные тексты статей выпуска доступны только авторизованным пользователям.
Аннотация
В статье изучается влияние космического пространства на поверхность космических аппаратов. Показано, что от длительного пребывания в космическом вакууме также заметно меняются механические (объемные и поверхностные), оптические и другие характеристики материалов космических аппаратов. При предельно низких давлениях в космическом вакууме наружные и внутренние поверхности раздела в материалах могут нарушаться, в результате возникают либо микроскопические поверхностные трещины, либо внутренняя коррозия. Показано, что объемно-механические свойства материалов (усталостная прочность и т.д.) претерпевают изменения и вследствие изменений свойств поверхностных слоев. Причем ощутимое воздействие космического вакуума на механические свойства материалов космических аппаратов возникают в результате отсутствия окисных и других поверхностных защитных пленок. Вследствие исчезновения защитных газовых и окисных пленок, а также в результате сублимации поверхностных слоев на толщину, близкую к длинам волн электромагнитного излучения, меняется шероховатость поверхностей и как следствие их оптические характеристики (в частности, степень поглощения солнечного излучения и степень черноты). При орбитальном движении в достаточно плотных слоях верхней атмосферы Земли, а также под действием бомбардировки заряженными частицами космической радиации может происходить сильное плазмохимическое разрыхление материала поверхностей космических аппаратов и его распыление в окружающее пространство. Этот процесс особенно проявляется для передних (по ходу движения) частей космических аппаратов. Изложен метод, используемый для описания динамики взаимодействия атомарного кислорода, сталкивающегося с поверхностью диоксида кремния. Показано воздействие космического вакуума на материалы. Особое внимание уделено явлению аккомодации низкоорбитальных спутниковых систем, использованию информации, получаемой со спутников.
Полные тексты статей выпуска доступны только авторизованным пользователям.
Список литературы
Авдуевский В.С., Галицейский Б.М., Глебов Г.А. и др. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике: учебник для авиац. специальностей вузов / В.С. Авдуевский, В.К. Кошкин. М.: Машиностроение, 1992.
Воронич И.В., Минт З.М. Влияние особенностей взаимодействия газа с поверхностью на аэродинамические характеристики космического аппарата // Вестник МАИ. 2010. Т. 17. № 3. С. 59–67.
Авдуевский В.С., Антонов Б.М., Анфимов Н.А. и др. Основы теории полета космических аппаратов / Г.С. Нариманов, М.К. Тихонравов. М.: Машиностроение, 1972.
Кузнецов В.Д. Космическая погода и риски космической деятельности // Космическая техника и технологии. 2014. № 3(6). С. 3–13.
Акишин А.И., Новиков Л.С. Воздействие окружающей среды на материалы космических аппаратов. М.: Знание, 1983.
Нусинов М.Д. Воздействие и моделирование космического вакуума. М.: Машиностроение, 1982.
Мещеряков С.А. О проблеме защиты МКС от столкновения с частицами космического мусора // Околоземная астрономия и проблемы изучения малых тел Солнечной системы. М.: Космосинформ, 2000. С. 302–307.
Калашников В.В., Ибатуллин И.Д., Ганигин С.Ю. и др. Разработка и исследование эффективности импульсных устройств на основе энергонасыщенных материалов для модификации поверхности деталей машин высокоскоростными потоками частиц // Известия Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14. № 1. С. 615–619.
Сидняев Н.И. Обтекание гиперзвуковых летательных аппаратов в условиях поверхностного разрушения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2016.
Инженерный справочник по космической технике / А.В. Солодов. М.: Воениздат. 1969.
Сидняев Н.И., Макриденко Л.А., Геча В.Я. и др. Проблемы аккомодации несущих поверхностей низкоорбитальных космических систем // Тезисы докладов Четвертой международной научно-технической конференции “Актуальные проблемы создания космических систем дистанционного зондирования Земли”. М.: АО “Корпорация "ВНИИЭМ”, 2016. С. 59–62.
Ковалев В.А. Гетерогенные каталитические процессы в аэротермодинамике. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.
Сидняев Н.И., Макриденко Л.А., Геча В.Я. и др. Аэромеханика низкоорбитальных космических аппаратов // Тезисы докладов Четвертой международной научно-технической конференции “Актуальные проблемы создания космических систем дистанционного зондирования Земли”. М.: АО “Корпорация “ВНИИЭМ”, 2016.
Ковалев В.Л., Бала-Пишлен М., Колесников А.Ф., Крупнов А.А. Анализ влияния неполной аккомодации энергии рекомбинации на тепловые потоки к космическим аппаратам // Современные проблемы математики и механики. 2009. Т. II. Механика. В. 1.
Ковалев В.Л., Колесников А.Ф. Экспериментальное и теоретическое моделирование гетерогенного катализа в аэротермохимии (обзор) // Известия РАН. Механика жидкости и газа, 2005. № 5. С. 3–31.
Сидняев Н.И. Исследование разрушения поверхности КА при контактном взаимодействии с микрочастицами космической среды // Космич. исслед. 2018. Т. № 56. № 3. С. 233–242. (Cosmic Research. P. 213).
Андрейчук О.Б., Малахов Н.Н. Тепловые испытания космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1982.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Космические исследования