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空间原子氧对航天器的侵蚀

2012-06-06 18:19:28
  

  暴露在空气中的物体会受到腐蚀,氧化是我们最常见的腐蚀现象。高度200~800千米的空间区域中也存在腐蚀,但是这种腐蚀现象没有地面那么复杂,因为高层大气成分比地面单纯得多,没有酸、碱、盐雾、水汽等成分,腐蚀物质主要是原子氧。

  什么是原子氧?我们通常所说的氧气是由两个氧原子组成的稳定态分子氧,原子氧则是游离态的单个氧原子。高层大气中的氧,绝大部分以单个游离状态的原子氧存在。

  虽然与地面大气相比,高层大气极其稀薄,氧气也很稀薄,但它基本上是以原子氧存在。原子氧是一种强氧化剂,当它与在轨运行的飞船以8千米/秒的速度相遇时,单个原子氧的能量可以高达4~5电子伏。原子氧的通量可以达到1019个/(米2·秒),这时的飞船相当于处在一个高温氧化炉中,它的表面材料会发生显著的物理和化学反应。这一过程可能导致材料剥蚀,表面腐蚀、挖空,材料变性和污染等。

  高层大气成分中原子氧的比例占到70%~90%,所以其氧化能力更加活跃。在那样的环境下,航天器如果长期留在空间,日积月累,会被小小的原子氧啃吃掉。所以,探测、研究和预报空间原子氧的背景及其对航天器可能产生的影响,制定相应措施,尽可能避免原子氧对飞船造成的损伤和危害,保障飞船的安全性和可靠性,是空间环境科学家和飞船设计师们联合奋斗的重要目标。

 
(责任编辑:杨帅)


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