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国际空间站:探索人类壮丽的航天之旅

时间:2023-07-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:国际空间站是近年来航天领域最大且最复杂的空间机构项目,它的防护设计要求10年非穿透概率大于81%,即穿透概率小于19%。为此,国际空间站采用了400多种防护结构,各舱段非击穿可靠性、表面积及运行时间要求不同,根据各自的结构及撞击概率,按照可靠性要求采取了不同的防护方案。JEM的分配非穿透概率为98.37%,其中增压舱为98.14%,实验舱为99.22%。

国际空间站:探索人类壮丽的航天之旅

国际空间站是近年来航天领域最大且最复杂的空间机构项目,它的防护设计要求10年非穿透概率大于81%,即穿透概率小于19%。为此,国际空间站采用了400多种防护结构,各舱段非击穿可靠性、表面积及运行时间要求不同,根据各自的结构及撞击概率,按照可靠性要求采取了不同的防护方案。ESA哥伦布舱的空间碎片防护系统(MDPS)是Astrium公司在法国制造完成的。其由两种不同类型的防护板组成,分别是单屏和双屏,总计81块。单屏为1.6 mm厚的铝板,主要用于舱段侧面和内锥;双屏由2.5 mm厚的铝板、18层树脂增强Kevlar和4层Nextel组成,铝板与填充层之间有几厘米的间距,主要用于舱段正面和外锥。无论是单屏还是双屏,均距舱壁几厘米处安置,来防护压力舱。日本实验舱JEM采用了两种类型的防护结构:Whipple防护结构和填充式防护结构。防护结构的主要成分为铝网、NextelAF62和Kevlar710。JEM的分配非穿透概率为98.37%,其中增压舱为98.14%,实验舱为99.22%。经过上述防护设计,达到设计指标要求。美国通用实验室舱(CM)的舱壁为4.8 mm厚的A12219T87,总表面积为133.8 m2。柱段采用了与舱壁间距为10.7 cm的2 mm厚A16061T6板进行防护,并将处在飞行方向正面的锥段防护间距增加至22.2 cm,而对于柱段侧面空间碎片高风险区,则采用了更为先进的填充式Whipple防护结构。经防护后,CM的10年非穿透概率高达99.30%。俄罗斯服务舱的舱壁为1.6 mm或2 mm厚的AMG6铝合金,总表面积为140 m2。各舱段采用了与舱壁间距为5 cm的1 mm厚AMG6铝合金板进行防护。经防护后,俄罗斯服务舱的10年非穿透概率为98.37%。值得注意的是,最初俄罗斯服务舱与核心舱(要求非穿透概率为98.63%)的非穿透概率值均低于ISS的设计要求,在反射后的几年内不得不多次加装防护板,以降低其撞击失效风险。国际空间站推进系统包括两部分:主推进系统和辅助推力系统,主要起到三个作用:提供姿态控制力矩;提供轨道速度校正;提供轨道保持与碎片规避机动。考虑到推进系统的特殊性,不但将各储箱在物理上分离,还对其进行了重点防护。整个防护结构基本上采用铝材料,防护屏与后墙的间距为4~8 in,并且很容易拆卸,既有利于防护结构自身的更换,又有利于维修内部器。(www.xing528.com)

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