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高层大气

  主要指90km以上的大气,高层大气属于弱电离、可压缩和多成分的气体。受直接的太阳辐射加热,高层大气具有很高的温度,在各种化学、辐射和动力学耦合过程的控制下,使高层中性大气呈现复杂多变的形态。虽然电离成分的含量只有中性粒子的1%,但电离气体通过碰撞与高层中性粒子相互作用,发生动量、热量和能量的交换,对中性粒子状态有较大的影响。高层大气吸收强的极紫外辐射,使分子氧分解为原子氧。有两种方式使太阳的能量传输到地球高层大气,第一是有阳光照射的高层大气直接接收极紫外和远紫外辐射,第二是太阳风动能被磁层部分地捕获,特别在磁暴时,沿等离子体漂移方向上中性气体得到加速,产生强的大尺度的中性风场,并且磁层的电场耗散引起焦耳加热,高能带电粒子沉降引起动力学加热,在增强的电能消散区,能观测到上层大气引人注目的变化,所以太阳活动和地磁活动对高层大气有很大的影响。而且高层大气状态也随季节、地方时和经、纬度而变化。高层大气中以分子运动为基础的现象,除分子扩散运动以外,还有分子热传导和动量粘性传输等,高层大气的宏观运动,有全球尺度的环流、潮汐和重力波等。

                        (撰写: 田剑华 修订: 审订:都 亨)

地球同步轨道环境

  地球同步轨道是空间卫星的高密集区,它处在地心距6.6个地球半径左右的近赤道区。该区的空间环境主要由除引力场外的高能粒子,热等离子体,等离子体层等离子体,环电流,磁场,太阳电磁辐射,流星体和空间碎片构成。地球同步轨道区是地球空间环境受太阳活动影响严重的区域,强太阳风到达时,磁层被压缩,地球同步轨道区完全曝露在太阳宇宙线、高速太阳风之中。在磁暴或亚暴时,从磁尾注入的高温等离子体也能到达这一区域,使得该区成为空间环境引发航天器异常的高发区,其中高能粒子(包括太阳质子事件)环境,亚暴注入的热等离子体环境是最重要的致异常环境,是航天器充电问题最严重的区域。

                     (撰写:古士芬 修订: 审订:都 亨)

地球空间环境

  它是指围绕地球受地球磁场、引力场和电磁辐射等所控制的空间范围内的环境。该环境主要有重力场(即地球引力场),中性高层大气,由电离层、等离子体层、磁层及各边界层构成的空间等离子体和波,辐射带和宇宙线构成的高能粒子,来自太阳的电磁辐射,地气热辐射,电场和磁场,来自宇宙空间的流星体以及人类航天活动产生的空间碎片。它们是目前人类航天活动主要经受的空间环境。因此对地球空间环境及其效应研究对航天事业的发展极为重要,这也是空间环境科学的当前的主要研究范围。

                     (撰写:古士芬 修订: 审订:都 亨)

低轨道航天器环境

  运行在较低高度上(通常指1000km及其以下范围内)的航天器所遭遇的环境。低轨道是应用卫星密集的区域,该区的环境主要由地球引力场,高层中性大气环境,电离层等离子体环境,沉降粒子环境,地磁场环境,辐射带和宇宙线构成的高能粒子环境,流星体环境,空间碎片环境、太阳电磁辐射环境等组成。它们对航天器的运行及其有关系统的工作产生重要影响,尤其是高层中性大气的阻力,原子氧的剥蚀和空间碎片撞击的影响远较其它轨道区为严重。

                     (撰写:古士芬 修订: 审订:都 亨)

大气飞行环境

  指航天器飞行中遭遇的中性大气环境。对近地轨道飞行体的阻力特性和力矩有很大影响的是高层大气密度,主要引起轨道衰变和姿态改变,导致空间飞行体再入大气。高层大气受以10.7cm太阳射电流量为标志的太阳高能辐射的影响,有十分明显的11年周期的长期变化特征,密度变化幅度很大,同一太阳周内的不同时期和不同太阳周间,大气密度会发生数量级的变化,对飞行体的轨道衰变和寿命的影响也有很大差别,初始高度为500km,在10.7cm太阳射电流量低值条件下能飞行30年的话,在高值条件下只能飞行3年。剧烈磁暴会在短时间内引起全球高层大气密度增加,再加极区风的影响,使航天器飞行轨道严重偏离预期值,造成实际位置与预期值之间的偏差,足以使地面跟踪系统丢失大量飞行目标,扰乱空间目标编目表。1989年3月强烈磁暴时,地面跟踪系统丢失的目标达到近6000个,就是一个典型例子。中性大气中的原子氧对航天飞行器表面有剥蚀和化学作用,在170km以上原子氧是最主要的成分,原子氧浓度在太阳周内或不同的太阳周中的变化可达几个量级。飞行器相对大气以8km/s速度运行,具有定向速度的原子氧与飞行器表面碰撞,其流量很大,沿轨道的积分通量就更可观。

                        (撰写: 田剑华 修订: 审订:都 亨)

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