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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 空间环境引起的故障9

1.3 风险管理14

1.3.1 引言14

1.3.2 风险识别14

1.3.3 风险分析15

1.3.4 风险规划17

1.3.5 风险跟踪17

1.3.6 风险控制与归档17

1.4 可靠性与质量保证17

1.5 部件可靠性20

参考文献23

第2章 太阳系概述27

2.1 引言27

2.2 太阳系中的行星28

2.3 小行星30

2.4 彗星31

2.5 流星体33

2.6 天体力学35

参考文献38

第3章 太阳47

3.1 引言47

3.2 太阳的基本结构47

3.2.1 引言47

3.2.2 日核48

3.2.3 辐射区49

3.2.4 对流区49

3.2.5 光球层50

3.2.6 色球层50

3.2.7 日冕层50

3.3 太阳活动51

3.3.1 引言51

3.3.2 米粒组织和超米粒组织51

3.3.3 针状体51

3.3.4 光斑51

3.3.5 黑子52

3.3.6 F 10.7cm通量56

3.3.7 谱斑58

3.3.8 日珥58

3.3.9 耀斑59

3.3.10 日冕物质抛射59

3.4 日光层与太阳风60

3.5 太阳能62

3.5.1 太阳常数62

3.5.2 黑体辐射64

3.5.3 斯忒藩-玻耳兹曼定律69

3.5.4 维恩位移定律70

3.5.5 反照率70

3.6 表面光作用72

3.6.1 辐射压力72

3.6.2 透光镀膜75

3.6.3 紫外线降解77

3.7 太阳模拟器82

参考文献83

第4章 磁场和电场88

4.1 引言88

4.2 基本原理88

4.3 偶极场93

4.4 地球磁场97

4.5 磁场活动102

4.6 磁场与航天器系统的相互作用104

4.7 磁强计105

4.8 地球电场106

参考文献107

第5章 引力场111

5.1 引言111

5.2 牛顿万有引力定律111

5.3 高阶引力位115

5.4 引力模型118

5.5 液体和固体潮汐123

5.6 卫星运动摄动125

5.7 重力梯度力129

参考文献132

第6章 磁层137

6.1 引言137

6.2 地球磁层138

6.2.1 引言138

6.2.2 磁层的区域140

6.2.3 磁刚度145

6.3 辐射环境148

6.3.1 引言148

6.3.2 俘获辐射149

6.3.3 洛伦兹力151

6.3.4 均匀磁场151

6.3.5 漂移速度155

6.3.6 镜像反射162

6.3.7 赤道损失锥165

6.3.8 俘获辐射的模型166

6.4 银河宇宙射线169

6.5 太阳粒子事件170

参考文献172

第7章 中性环境177

7.1 引言177

7.2 气体定律177

7.2.1 引言177

7.2.2 理想气体公式178

7.2.3 道尔顿分压定律179

7.3 气体的分子运动理论182

7.4 隙透186

7.5 地球大气188

7.6 压强随高度的变化192

7.7 行星大气197

7.8 大气传播效应199

7.8.1 路径或时间延迟199

7.8.2 大气闪烁203

7.8.3 吸收作用203

7.9 原子氧204

7.10 气动力207

7.11 大气模型212

7.11.1 美国标准大气212

7.11.2 Jacchia参考大气213

7.11.3 质谱仪非相关散射模型214

7.12 氧气对人类的作用217

7.13 定义和背景220

7.14 气体分子运动理论222

7.14.1 分子热运动222

7.14.2 麦克斯韦速度概率分布224

参考文献226

第8章 等离子体作用231

8.1 引言231

8.2 等离子体特性232

8.2.1 引言232

8.2.2 德拜长度232

8.2.3 等离子体频率234

8.2.4 等离子体参数235

8.3 行星的电离层235

8.4 地球的电离层237

8.4.1 引言237

8.4.2 D区239

8.4.3 E区240

8.4.4 F区241

8.4.5 电离层扰动242

8.5 等离子体内的传播243

8.5.1 临界频率243

8.5.2 电离层中的相速度和群速度245

8.5.3 电离层时延245

8.5.4 电离层相位前移248

8.5.5 电离层多普勒频移249

8.5.6 法拉第旋转250

8.6 溅射251

8.7 航天器充电255

8.7.1 引言255

8.7.2 高轨道航天器260

8.7.3 低轨道航天器262

8.7.4 航天器充电模型264

8.7.5 航天器充电效应的防护265

8.8 航天器接地266

参考文献267

第9章 辐射作用272

9.1 引言272

9.2 来自航天器上核装置的辐射273

9.3 自然空间辐射环境276

9.4 光子作用276

9.4.1 引言276

9.4.2 作用机理278

9.4.3 通量密度衰减279

9.5 中子作用284

9.6 带电粒子衰减286

9.6.1 相互作用机理286

9.6.2 制动功率和传能线密度286

9.7 材料的辐射效应293

9.7.1 移位损伤293

9.7.2 总电离剂量损伤295

9.7.3 单粒子效应297

9.7.4 电荷沉积301

9.7.5 辐射防护与分类303

9.8 放射生物学309

9.8.1 引言309

9.8.2 放射生物学单位310

9.8.3 辐射标准316

9.8.4 空间飞行的辐射风险320

参考文献325

第10章 航天器污染334

10.1 引言334

10.2 材料出气335

10.3 洁净度等级339

10.4 洁净室洁净度343

10.5 污染控制计划345

10.6 污染分析345

10.6.1 出气率345

10.6.2 航天器附近的出气密度348

10.6.3 污染分析软件350

10.7 污染评估350

10.7.1 引言350

10.7.2 温度石英微天平351

10.7.3 胶带提取法351

10.7.4 双向反射分布函数352

10.8 行星保护356

参考文献360

第11章 流星体与空间碎片364

11.1 引言364

11.2 流星体和碎片的观测368

11.3 流星体环境和模型369

11.3.1 引言369

11.3.2 Grün流星体模型370

11.3.3 流星体的速度分布372

11.3.4 Cour-Palais流星体模型373

11.3.5 流星体质量的不确定性373

11.3.6 流星雨374

11.3.7 ESA流星体模型374

11.3.8 NASA流星体工程模型374

11.4 碎片环境与模型374

11.4.1 引言374

11.4.2 NASA轨道碎片环境模型375

11.4.3 ESA流星体及空间碎片地面环境参考模型376

11.4.4 碎片云378

11.4.5 加伯德图379

11.5 消除碎片380

11.5.1 正常操作产生的轨道碎片380

11.5.2 爆炸和有计划的分离而产生的碎片380

11.5.3 在轨碰撞产生的碎片380

11.5.4 完成任务后的处置产生的碎片381

11.6 碰撞概率382

11.7 超高速冲击物理学384

11.8 遮护板与缓冲器388

参考文献391

第12章 热控396

12.1 引言396

12.2 航天器热环境398

12.3 热对流400

12.4 热传导400

12.4.1 热传导方程400

12.4.2 精确求解403

12.4.3 有限差分法405

12.5 热辐射409

12.5.1 基本原理409

12.5.2 基尔霍夫辐射定律411

12.5.3 表面热性能412

12.5.4 表面间的辐射换热415

12.5.5 辐射角系数或辐射几何角系数418

12.6 航天器热控系统427

12.6.1 热控涂层427

12.6.2 第二表面镜427

12.6.3 多层隔热组件428

12.6.4 热辐射器和热控百叶窗431

12.6.5 相变材料432

12.6.6 电阻加热器434

12.6.7 机械式热倍增器434

12.6.8 热管434

12.6.9 放射性同位素加热器437

12.6.10 泵回路系统438

12.7 航天器设计438

12.8 近地航天器的热平衡分析方程441

12.9 稳态热分析443

12.10 瞬态热分析445

参考文献446

附录A 单位、转换关系和常量456

A.1 国际单位制基本单位（国际基本单位）456

A.2 国际单位制词头（用于构成十进倍数和分数单位的SI词头）456

A.3 国际单位导出单位457

A.4 SI导出单位的衍生单位458

A.5 转换系数459

A.6 常量460

A.7 天体物理参数461

附录B 术语表471