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航天器空间环境效应  031M4008H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:韩建伟等
课程编号: 031M4008H 课时: 57 学分: 3.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:韩建伟等
英文名称: Space enviroment effects for spacecraft

教学目的、要求

面向空间物理、地球与空间探测、飞行器设计、星载信息处理及探测与试验载荷、抗辐射器件、空间用材料等空间科学与应用相关专业及方向的研究生,系统介绍外太空特有的空间辐射粒子、等离子体、原子氧及空间碎片等环境的特征,深入阐述上述环境条件与航天器用器件、电路、材料及部件等作用导致多种辐射效应、表面及深层充放电、材料侵蚀损伤的物理机制,全面讲授与航天器设计相关的空间环境效应的地面模拟试验、仿真分析、防护设计措施等的原理、方法与技术要点,通过典型的实验实习深化对抽象的空间环境效应的认知,分析该学科方向的发展趋势及前沿动态,为深入开展空间科学与技术相关的研究及工程应用储备知识与技术基础

预修课程

普通物理、电子线路

教 材

自编讲义

主要内容

本课程内容由6部分组成。
第一部分“空间环境效应概述”(2学时),包括空间环境效应的内涵、航天器所处的空间环境、对航天器有影响的空间环境效应、空间环境效应诱发的航天器故障典型事例、以及航天器空间环境防护设计的总体要求。教学重点:对航天器有影响的空间环境的主要特点、空间环境效应的分类及核心作用机理、航天器空间环境总体防护设计要点。
第二部分“空间辐射效应”(19学时),包括空间辐射环境的特性、辐射粒子与物质作用的机理、电离总剂量效应、位移损伤(剂量)效应、以及单粒子效应。教学重点:空间辐射粒子的特征及分布变化规律、空间辐射作用于航天用器件诱发的电离总剂量效应、位移损伤效应及单粒子效应的物理内涵、作用机制、对器件影响的要点与规律,相关的地面模拟试验、数值仿真与分析评估、防护设计的原理、方法、技术要点及应用案例。
第三部分“航天器充放电效应”(15学时),包括航天器充放电效应概述、表面充电效应、内部充电效应、以及航天器充放电防护设计。教学重点:航天器充电相关的空间等离子体及高能电子环境特征、表面及深层充电的物理机制及主要影响因素与规律、充电过程的数值仿真原理与方法、充电过程及对器件电路影响的模拟试验技术要点、充放电防护设计的技术原理及主要要求。
第四部分“航天器用材料侵蚀效应”(12学时),包括对航天器暴露材料有侵蚀损伤作用的原子氧腐蚀、太阳紫外线及低能带电粒子辐照、空间碎片撞击等效应及其防护设计。教学重点:影响航天器暴露材料的原子氧、太阳紫外线、低能带电粒子、空间碎片等的环境特征,原子氧腐蚀、紫外线及低能带电粒子辐射退化、空间碎片撞击等效应的物理机制,航天器用材料侵蚀效应的地面模拟试验与仿真分析评估的方法及技术要点,航天器用材料及部件防护侵蚀效应的主要技术要求及原理。
第五部分“航天器空间环境效应实习”(6学时),包括对航天器有重要影响的单粒子效应与充放电效应的现场实验,以及其他空间环境效应实验及计算机仿真的参观了解。教学重点:针对诱发航天器故障最多的空间环境效应—单粒子效应及充放电效应,设计典型的基础实验并撰写实验大纲、现场进行实验操作与观测、撰写实验报告及总结。
第六部分“书面考试”(3学时),课题闭卷。

参考文献

(1)空间环境工程学,黄本诚,童靖宇 编著,中国科学技术出版社,2010年出版
(2)空间环境及其对航天器的影响,(美)文森特.L.皮塞卡 著/张育林,陈小前,闫野 译,中国宇航出版社,2011年出版
(3)硅半导体器件辐射效应及加固技术,刘文平 著,科学出版社,2013年出版
(4)抗辐射电子学:辐射效应及加固原理,赖祖武等 编著,国防工业出版社,1998年出版
(5)航天器带电原理-航天器与空间等离子体的相互作用,(美)黎树添 著/李盛涛,郑晓泉,陈玉,闵道敏 译,科学出版社,2014年出版
(6)航天器充电效应防护设计手册,(美)亨利 B. 加勒特 著/信太林,张振龙,周飞 译,中国宇航出版社,2016年出版
(7)原子氧效应及其地面模拟试验,沈志刚,赵小虎,王鑫 著,国防工业出版社,2006年出版
(8)空间碎片,都亨,张文祥,庞宝君,刘静 编著,中国宇航出版社,2007年出版

授课时间: 星期五, 第9、10、11节
授课地点: 教1-225
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

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