哈工大空間技術(shù)概論口試題目含答案完整版

哈工大空間技術(shù)概論口試題目含答案完整版.1.空間環(huán)境的分類答：地球空間環(huán)境，星際空間環(huán)境，行星空間環(huán)境2.航天器經(jīng)歷的環(huán)境有哪些？答：地面環(huán)境、發(fā)射環(huán)境、軌道環(huán)境、再入/著陸環(huán)境3.空間環(huán)境工程學(xué)研究的范圍答：1）空間環(huán)境對(duì)航天器的影響及其機(jī)理的研究；2）空間環(huán)境地面模擬方法及其模擬技術(shù)的研究；3）研究空間環(huán)境的利用；4）虛擬試驗(yàn)技術(shù)及防護(hù)技術(shù)的研究；5）航天器空間環(huán)境模擬試驗(yàn)方法、試驗(yàn)技術(shù)、試驗(yàn)理論的研究；6）研究提供航天員訓(xùn)練的空間環(huán)境模擬條件與試驗(yàn)方法4.我國(guó)各階段的空間環(huán)境模擬器有哪些？進(jìn)行過(guò)哪些主要的航天器環(huán)境試驗(yàn)？答：第一階段：1956年~1965年，KM1、KM2；東方紅1號(hào)衛(wèi)星的環(huán)境模擬試驗(yàn)；第二階段：1966年~1978年，KM3、KM4；返回式衛(wèi)星、科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星整星及太陽(yáng)翼。第三階段：1978年~1997年，KM5、KM6；神舟1號(hào)~神舟7號(hào)飛船。第四階段：1998年~現(xiàn)在，KM7、重大航天科研設(shè)施；國(guó)家重大基礎(chǔ)科學(xué)工程。5.簡(jiǎn)述什么是真空環(huán)境，它的單位及如何劃分真空區(qū)域？答：（1）指在給定空間內(nèi)低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)，也就是該空間內(nèi)氣體分子密度低于該地區(qū)一個(gè)大氣壓的分子密度。（2）國(guó)際單位用壓力單位Pa（帕）表示，高斯單位用壓力單位Tor（托）表示；（3）低真空：105～102Pa（0~50Km)中真空：102～10-1Pa（50~90Km)高真空：10-1～10-5Pa（90~330Km)超高真空：＜10-5Pa（330Km以上)6.試解釋氣體的吸附現(xiàn)象以及材料在真空環(huán)境的解吸與出氣現(xiàn)象。答：吸附：固體或液體對(duì)氣體或蒸汽的捕集現(xiàn)象。解吸：被材料吸附的氣體或蒸汽的釋放現(xiàn)象。釋放可以是自然的，也可用物理方法加速。出氣：當(dāng)真空度高于10-2Pa時(shí)，氣體會(huì)不斷地從材料表面釋放出來(lái)。7.試述真空環(huán)境效應(yīng)有哪些？各自對(duì)航天器有什么影響？答：（1）壓力差效應(yīng)：會(huì)使密封艙變形或損壞，因此增大了貯罐中液體或氣體的泄漏，縮短了使用時(shí)間；（2）真空放電效應(yīng)：射頻空腔波導(dǎo)管等裝置有可能由于微放電而使其性能下降，甚至產(chǎn)生永久性失效。（3）真空出氣效應(yīng)：產(chǎn)生分子污染，降低觀察窗和光學(xué)鏡頭的透明度，改變熱控涂層的性能，減少太陽(yáng)能電池的光吸收率，增加電器元件的接觸電阻等。（4）材料蒸發(fā)升華和分解效應(yīng)：引起表面粗糙，使航天器表面光學(xué)性能變差；引起材料機(jī)械性能的變化?？赡芨淖儾牧媳砻娴倪m應(yīng)系數(shù)及表面輻射率，顯著改變材料的機(jī)械性能、蠕變強(qiáng)度和疲勞應(yīng)力等。（5）粘著和冷焊效應(yīng)：活動(dòng)部件、支承、傳動(dòng)、觸點(diǎn)部位都可能出現(xiàn)故障。冷焊將加速軸承的磨損，減少其工作壽命，使電機(jī)滑環(huán)、電涮、繼電器和開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)接觸不良，天線或重力梯度桿展不開(kāi)，太陽(yáng)電池陣板、散熱百葉窗打不開(kāi)等。（6）真空環(huán)境下的熱輻射效應(yīng)：對(duì)航天器的溫度控制起著重要作用。8.試述冷焊發(fā)生的要素，冷焊試驗(yàn)要求的真空度是多少？冷焊發(fā)生三要素：高真空、相同金屬材料、壓力發(fā)生在10－７Pa以上的超高真空環(huán)境下9.什么是分子污染？它的危害是什么？航天器材料在空間真空環(huán)境下出氣，通過(guò)分子流動(dòng)和物質(zhì)遷移而沉積在航天器其他部位上造成的污染，稱為分子污染。嚴(yán)重的分子污染會(huì)降低觀察窗和光學(xué)鏡頭的透明度，改變熱控涂層的性能，減少太陽(yáng)能電池的光吸收率，增加電器元件的接觸電阻等。10.什么是真空環(huán)境的分子沉效應(yīng)？在空間模擬室內(nèi)，真空規(guī)面向試件所測(cè)得的分子流壓力值比面向真空容器壁板所測(cè)得的分子流壓力值高1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。這就是分子沉效應(yīng)。11.真空環(huán)境模擬的方法有哪些？物理模擬是指模擬空間的實(shí)際真空環(huán)境。效應(yīng)模擬是指空間真空環(huán)境模擬試驗(yàn)與空間真空環(huán)境試驗(yàn)的一致性.數(shù)值模擬是用數(shù)學(xué)模型代替實(shí)際系統(tǒng)的模擬試驗(yàn)。12.真空容器的常用結(jié)構(gòu)形式有哪些？一般采用何種形式，采用的理由是什么？圓柱、箱形、球、圓錐圓柱：強(qiáng)度、材料消耗、空間利用率、制造性等綜合性能好。13.真空容器有效直徑與航天器特征尺寸之間的關(guān)系式DM：模擬器有效直徑，DV：航天器特征尺寸-=112111)(δεVMDD14.真空環(huán)境的潤(rùn)滑方式有哪些？潤(rùn)滑材料的種類有哪些？液體潤(rùn)滑：飽和蒸氣壓較低的潤(rùn)滑油固體潤(rùn)滑：層狀晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)、非層狀無(wú)機(jī)物、金屬薄膜、塑料、合成膜、化合膜自潤(rùn)滑：石墨、陶瓷、復(fù)合材料15.真空容器的檢漏方法有哪些？氦質(zhì)譜檢漏法、靜態(tài)法、Kr85法、真空規(guī)法、氣泡法、方向規(guī)16.地面磁場(chǎng)強(qiáng)度是多少？隨地心距離如何變化？在地面上的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度約為5×10－5T（特斯拉），其強(qiáng)度隨地心的距離以r-3向外遞減17.航天器受到的磁力矩如何計(jì)算？L=M×HL：干擾力矩；M：衛(wèi)星的磁矩；H：空間磁場(chǎng)強(qiáng)度18.試述空間磁環(huán)境對(duì)航天器的影響地球磁場(chǎng)對(duì)航天器姿態(tài)的影響是低軌道航天器特有的環(huán)境問(wèn)題，因?yàn)榈厍虼艌?chǎng)的強(qiáng)度大約以r-3向外迅速減弱，低軌道上的磁場(chǎng)強(qiáng)度要比高軌道強(qiáng)得多。航天器由于結(jié)構(gòu)和性能的需要總要使用一些永磁材料和感磁材料，航天器上儀器之間連線中的電流也會(huì)產(chǎn)生磁矩，因此航天器總會(huì)有一定的剩磁矩。在軌道上航天器的磁矩和空間磁場(chǎng)相互作用會(huì)產(chǎn)生干擾力矩（L）。影響航天器的姿態(tài)控制。19.減小航天器磁力矩的措施有哪些？1)盡量減少磁性物質(zhì)，盡量選用無(wú)磁材料，晶體管等元器件的引線用無(wú)磁材料，縮短有磁性的晶體管引線長(zhǎng)度；2)盡量減少敏感儀器，測(cè)定其允許的干擾閾值，電池用無(wú)磁的銀鎘電池，不用鎘鎳電池。3)合理配置磁性物質(zhì)以減少總磁矩，合理安排強(qiáng)直流電纜的位置，通過(guò)布線設(shè)計(jì)減小回路面積，如導(dǎo)線要成對(duì)纏繞或用同軸形式、限制環(huán)的數(shù)量和面積、避免形成強(qiáng)直流回路、使相鄰磁場(chǎng)相互抵消等；4)磁屏蔽，用高磁導(dǎo)率的材料進(jìn)行多層封閉；5)在發(fā)射前進(jìn)行航天器磁矩的測(cè)量，對(duì)干擾力矩進(jìn)行補(bǔ)償控制，減少磁力矩引起的自旋軸進(jìn)動(dòng)。20.空間磁場(chǎng)模擬的方法有哪些？磁屏蔽法和線圈通電流法21.衛(wèi)星磁試驗(yàn)的目的是什么？測(cè)量衛(wèi)星的磁場(chǎng)與磁矩，驗(yàn)證磁設(shè)計(jì)效果充退磁試驗(yàn)，檢驗(yàn)衛(wèi)星磁性穩(wěn)定性測(cè)量感磁場(chǎng)，檢驗(yàn)抗磁污染能力22.什么是微重力環(huán)境，其重力加速度的范圍是多大？它是如何產(chǎn)生的？天體的引力被與其方向相反的慣性力大部分抵消后，剩余的微弱重力環(huán)境，稱為微重力環(huán)境，10-3g～10-6g。產(chǎn)生原因?yàn)橹亓碗x心力兩者抵消。23.簡(jiǎn)述地面模擬微重力環(huán)境的主要方法落管、落塔、高空氣球、火箭實(shí)驗(yàn)、飛機(jī)拋物線飛行模擬微重力環(huán)境、地面模擬用的懸浮裝置、中性浮力微重力模擬試驗(yàn)。24.簡(jiǎn)述中性浮力試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：①模擬微重力時(shí)間（作業(yè)）不受限制，可以任意延長(zhǎng)。②試驗(yàn)對(duì)象在沒(méi)有任何約束、具有6個(gè)自由度的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，這與空間條件十分相似。③允許用原尺寸飛行型結(jié)構(gòu)的整機(jī)和部件做試驗(yàn)，保證了模擬試驗(yàn)的真實(shí)性。④浮力不改變重心的位置。主要缺點(diǎn)：①在水中運(yùn)動(dòng)的物體受阻力影響，阻力又是速度的函數(shù)，同樣的力加到物體上，在太空和在水中的速度和加速度的響應(yīng)不同，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)軌跡也不同。在有阻尼的水中比沒(méi)有阻尼的太空做功更易疲勞。②為了獲得中性浮力條件需增加壓鉛塊，這樣使著裝增加30%～40%的質(zhì)量。③試驗(yàn)員的著裝幾何形狀影響了姿態(tài)的穩(wěn)定性。④服裝加壓系統(tǒng)對(duì)人體新陳代謝有影響。25.如何進(jìn)行太陽(yáng)電池陣微重力模擬環(huán)境下展開(kāi)試驗(yàn)？吊掛式展開(kāi)試驗(yàn)技術(shù)26.空間碎片按尺寸分成哪三類？其來(lái)源是哪些？1）大碎片(＞10cm)：完整目標(biāo)，包括廢棄的衛(wèi)星和運(yùn)載末子級(jí)；執(zhí)行任務(wù)中的拋棄物品，如衛(wèi)星整流罩等；因碰撞、爆炸和解體產(chǎn)生的大碎片；脫落的活動(dòng)部件，如系繩等2）小碎片(1mm~10cm)：任務(wù)相關(guān)物體，如爆炸螺栓等；高強(qiáng)度爆炸、碰撞產(chǎn)生的小碎片；溫控涂層表面退化脫落的大片漆片；核反應(yīng)堆泄漏的冷卻劑；其他脫落的活動(dòng)部件，如天線等3）微小碎片(<1mm)：任務(wù)相關(guān)物體，如爆炸螺栓產(chǎn)生的碎屑；高強(qiáng)度爆炸、碰撞產(chǎn)生的碎屑；固體火箭燃燒產(chǎn)物，如Al2O3顆粒；溫控涂層表面退化脫落的微小漆片；碎片碰撞產(chǎn)生的二次碎片云；核反應(yīng)堆冷卻劑泄漏的產(chǎn)物。27.空間碎片對(duì)航天器的危害從程度上可分成哪三大類？具體的危害表現(xiàn)形式有哪些？1）災(zāi)難性碰撞；2）可恢復(fù)性碰撞；3）積累性效應(yīng)碰撞。表現(xiàn)形式：1對(duì)載人航天安全的威脅：造成載人航天器穿孔，會(huì)嚴(yán)重威脅航天員的生命安全；空間碎片可以穿透宇航服，將威脅航天員的艙外活動(dòng)安全。2對(duì)航天器重要部件的影響1）對(duì)航天器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損害：a.初級(jí)損傷模式b.碎片云損傷模式c.污染損傷模式2)對(duì)壓力容器的損害3）對(duì)推進(jìn)劑貯箱的損害4）對(duì)能源系統(tǒng)的損害5）對(duì)天線系統(tǒng)的損害3對(duì)航天器表面材料性能的影響1）光學(xué)器件的影響；2）熱控涂層的影響；3）絕熱材料的影響；4）太陽(yáng)電池蓋片的影響；5）功能防護(hù)膜的影響4對(duì)航天器產(chǎn)生的污染影響28.空間碎片對(duì)航天器表面材料性能的影響非穿孔處的撞擊會(huì)造成表面汽化、電離，產(chǎn)生等離子云，使表面材料或部件性能退化。1）光學(xué)器件對(duì)多次微小碰撞引起的表面退化非常敏感，光線散射程度會(huì)急劇增加。碰撞造成的污染粒子，會(huì)使儀器光學(xué)性能下降。2）多次微小碰撞會(huì)引起熱控涂層的表面退化，粗糙度增加，熱吸收系數(shù)變大，導(dǎo)致航天器熱控性能下降。3）多層絕熱材料受微小碎片多次碰撞，可能造成嚴(yán)重破損，降低隔熱性能，甚至形成“冷點(diǎn)”，導(dǎo)致“冷點(diǎn)”附近設(shè)備、儀器失效。4）空間微小碎片對(duì)太陽(yáng)電池蓋片多次碰撞的“砂蝕”效應(yīng)，會(huì)使蓋片透光性能下降，太陽(yáng)電池陣供電能力逐漸衰減。5）小碎片撞擊對(duì)空間功能性防護(hù)膜的損傷，會(huì)導(dǎo)致原子氧在損傷處“潛蝕”，導(dǎo)致防護(hù)失敗。LDEF鍍鋁多層絕熱毯的底面分析表明，0.6mm大損傷處的“潛蝕”長(zhǎng)度是其3倍。0.1mm小損傷處的“潛蝕”長(zhǎng)度是其8倍。29.空間碎片的觀察方法有哪些？各自有什么特點(diǎn)？1）地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡探測(cè)：可以觀測(cè)到低地球軌道上5cm的碎片；2）地基雷達(dá)探測(cè)：能探測(cè)1000km軌道上6cm的碎片；3）天基雷達(dá)探測(cè)：裝載在航天器上，與目標(biāo)距離較近，有較高分辨率，且不受大氣的干擾；4）天基紅外和可見(jiàn)光探測(cè)：100km距離上可觀測(cè)直徑1mm的物體，1000km距離上可觀測(cè)到1cm的物體；5）天基直接探測(cè)：測(cè)量碎片撞擊時(shí)的壓力來(lái)探測(cè)碎片的大小及分布，可將多個(gè)傳感器組合成面積很大的探測(cè)器，提高探測(cè)效率。6）天基樣品回收分析：可以得到600km以下的空間碎片通量密度、質(zhì)量和成分分布；7）天基航天器表面觀察：由航天飛機(jī)對(duì)空間站進(jìn)行繞飛，通過(guò)不同角度對(duì)空間站外部表面進(jìn)行拍照，以期完成對(duì)空間站在微流星體及空間碎片環(huán)境中受損情況的評(píng)估。30.空間碎片減緩的措施有哪些？1）禁止故意毀壞。2）減少飛行任務(wù)中的釋放物。3）鈍化：將空間系統(tǒng)所儲(chǔ)存的全部能源釋放以減少解體的機(jī)會(huì)。典型的鈍化措施包括排空剩余的推進(jìn)劑，蓄電池放電和釋放容器壓力等。4）離軌：利用推進(jìn)系統(tǒng)或繩系系統(tǒng)有意或強(qiáng)制性的使航天器再入地球大氣層燒毀。5）變軌航天器工作壽命結(jié)束前將其送入棄星軌道。6）回收或摧毀在軌碎片。31.為什么要進(jìn)行空間碎片碰撞的數(shù)值仿真研究？目前美國(guó)、俄羅斯等地面實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較完善的國(guó)家能夠?qū)崿F(xiàn)的實(shí)驗(yàn)條件仍不能滿足空間碎片研究的需要，需要采用數(shù)值仿真技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充。數(shù)值仿真的優(yōu)勢(shì)之一是可以模擬設(shè)備無(wú)法達(dá)到的實(shí)驗(yàn)條件。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以方便的改變彈丸、靶材參數(shù)，用較短的時(shí)間和較少的經(jīng)費(fèi)，獲得像彈道極限方程這樣的規(guī)律性的結(jié)果。32.簡(jiǎn)述什么是原子氧環(huán)境、產(chǎn)生的原因、主要環(huán)境參數(shù)。原子氧是指低地球軌道（通常認(rèn)為200km~700km高度）上以原子態(tài)氧存在的殘余氣體環(huán)境。在這個(gè)軌道高度上，氣體總壓力為10-5～10-7Pa，環(huán)境組分有N2、O2、Ar（氬）、He、H及O等，相應(yīng)的粒子密度約為106～109cm-3。33.簡(jiǎn)述原子氧對(duì)航天器表面材料的影響（金屬、復(fù)合材料、聚合物等）。（1）僅含C、H、O、N、S的有機(jī)材料，原子氧反應(yīng)系數(shù)大致相同，在2~4?10-24cm3/AO左右。（2）經(jīng)過(guò)氟化處理的碳基聚合物及硅樹脂比有機(jī)材料原子氧反應(yīng)系數(shù)低一個(gè)數(shù)量級(jí)甚至更多。（3）復(fù)合材料的原子氧反應(yīng)系數(shù)完全與填充材料的性質(zhì)有關(guān)。（4）除銀、鋨外，其他金屬材料的表面致密的氧化膜會(huì)保護(hù)金屬不與原子氧發(fā)生氧化反應(yīng)。銀、鋨對(duì)原子氧很敏感，不能直接在原子氧環(huán)境使用。（5）氟化鎂、氧化鎂在原子氧環(huán)境里有很好的穩(wěn)定性。（6）銅在原子氧環(huán)境里形成氧化防護(hù)膜，但改變了表面的熱學(xué)、光學(xué)性能。34.簡(jiǎn)述電阻型原子氧環(huán)境探測(cè)傳感器及空間材料原子氧剝蝕率探測(cè)傳感器的原理。電阻型原子氧密度探測(cè)傳感器的原理是：將對(duì)原子氧敏感的金屬膜淀積到絕緣基底上形成金屬電阻膜，金屬膜暴露在原子氧環(huán)境后，金屬膜氧化剝蝕不斷變薄，電阻值隨之增大，通過(guò)電阻值的變化可以算出膜的厚度損失。利用電阻膜選用金屬的原子氧反應(yīng)率即可得出采樣周期內(nèi)原子氧通量的平均值。35.簡(jiǎn)述原子氧效應(yīng)防護(hù)方法。抗原子氧剝蝕新材料及防原子氧涂層兩方面。前者如氟化聚合物、聚硅氧烷-聚酰亞胺等。后者以SiOx為代表，為了有效防止原子氧、紫外、微小碎片綜合效應(yīng)的危害，近年來(lái)國(guó)外采用有機(jī)硅烷膜、多層復(fù)合膜等具有對(duì)防護(hù)膜缺陷自修復(fù)能力的防護(hù)膜做為低地球軌道環(huán)境效應(yīng)的防護(hù)手段。36.簡(jiǎn)述等離子體的定義與特點(diǎn)等離子體是由帶電粒子組成（也可包括部分中性粒子），在電磁力作用下表現(xiàn)出集體行為的一種準(zhǔn)中性物質(zhì)，被稱為