張 濤 邵興國(guó) 向艷超
(北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部,北京 100094)
月球表面環(huán)境不同于一般衛(wèi)星所處的太空環(huán)境,這個(gè)更加惡劣的環(huán)境無(wú)疑是對(duì)各種儀器設(shè)備熱控設(shè)計(jì)提出的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。其中非常值得注意的是,根據(jù)阿波羅飛船的飛行記錄,表明月球表面的月壤和月塵會(huì)嚴(yán)重影響月面探測(cè)器熱控系統(tǒng)的使用功能,是月面探測(cè)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)所面臨的主要難題之一[1-2]。為了確保阿波羅登月計(jì)劃的順利實(shí)施,美國(guó)在20 世紀(jì)五六十年代針對(duì)月塵環(huán)境的成因、環(huán)境效應(yīng)以及防護(hù)方法等進(jìn)行了研究。近年來(lái),隨著新一輪探月熱潮的到來(lái),這方面的研究再次成為關(guān)注的焦點(diǎn)[3-6]。
我國(guó)月球探測(cè)計(jì)劃的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是建立月球基地,開(kāi)發(fā)和利用月球上各種豐富資源。隨著我國(guó)一期工程嫦娥一號(hào)衛(wèi)星飛行任務(wù)的圓滿(mǎn)完成,二期工程“落月”研究已經(jīng)全面啟動(dòng),為了確保月面探測(cè)器能可靠地工作,因此開(kāi)展對(duì)月塵環(huán)境及其對(duì)月面探測(cè)器熱控系統(tǒng)影響的研究勢(shì)在必行。
月球表面覆蓋的塵土主要是月球形成過(guò)程中由隕石體反復(fù)撞擊產(chǎn)生的顆粒,由于在流星體和微流星體等的長(zhǎng)期撞擊作用下,月球表面覆蓋著厚厚一層未粘接的微小粒子,其平均直徑為40~130μm。由于月球的低重力(是地球的1/6)和近乎真空的條件,這些細(xì)小微粒很容易被自然或人為活動(dòng)擾動(dòng)而懸浮在空中,這些懸浮的粒子就是月球塵埃,簡(jiǎn)稱(chēng)為月塵。月塵在月面的分布很廣,其在各處的厚度也不同,薄的地方只有幾厘米,厚的地方有5~6m。月塵主要由晶質(zhì)顆粒與較大的火成巖碎塊、玻璃質(zhì)碎片(包括大量的玻璃球粒)及微量金屬顆粒組成,月塵大致的化學(xué)元素組成如圖1 中所示,其中Si、Fe、Ca、A l、O 這些元素的含量占到90%[7]。
月塵的特點(diǎn)與地球上粉塵相比具有相同之處,例如:由于腐蝕和研磨效應(yīng)、機(jī)械的阻塞、密封和結(jié)合的損傷等所引起的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方面的問(wèn)題,以及影響受污表面特性的熱損耗。同時(shí)月球粉塵具有自身的特點(diǎn):由于暴露在高能帶電粒子和微流星的輻射環(huán)境下,形成了月塵粒子小、尖和帶電的特點(diǎn),月塵粒子的形態(tài)如圖2 所示[8-9]。
圖1 月塵中各化學(xué)成分含量Fig.1 Lunar dust composition
圖2 月塵顆粒Fig.2 Lunar dust particles
由于月塵粒子的小、尖、帶靜電的特性,使得月塵顆粒很容易會(huì)附著在與其接觸的各類(lèi)表面上[10],包括月面探測(cè)器的光學(xué)鏡頭表面、輻射板以及太陽(yáng)能電池基板等,再加之月球的真空和低重力環(huán)境,月塵很難自行脫落。附著于電子器件表面的月塵如果不及時(shí)清除,會(huì)進(jìn)一步誘發(fā)部件過(guò)熱、機(jī)構(gòu)卡死、密封失效、材料磨損、成像模糊、散光等一系列問(wèn)題[1 1]。
此外,月塵粒子的質(zhì)量、硬度、形態(tài)、大小、熱傳導(dǎo)率、電荷和顏色與地球上的粉塵都有很多明顯的不同。月塵的特性概括如表1 中所示。
表1月塵特性Table 1 Lunar dust characteristics
月塵對(duì)探測(cè)器熱控輻射面產(chǎn)生影響的前提是月塵必需附著于輻射表面上,因此對(duì)于月塵擴(kuò)散機(jī)理的研究也顯得同樣重要。月球上沒(méi)有大氣,月塵的運(yùn)動(dòng)與地球陸地上有明顯的不同。由于沒(méi)有風(fēng)的影響,除非有人為的(走路、降落)和自然的(微流星撞擊)的作用才會(huì)激起月塵的運(yùn)動(dòng)。月塵一旦被激起,由于月球的高真空和低重力環(huán)境導(dǎo)致月塵顆粒會(huì)在空中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng),甚至連最小的月塵顆粒都會(huì)符合拋物線(xiàn)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。事實(shí)證明月塵容易被激起并會(huì)傳播相當(dāng)遠(yuǎn)的距離。
概括起來(lái)激起月塵擴(kuò)散的因素主要有兩種:自然因素和人為因素[12]。
2.2.1 自然揚(yáng)塵事件
自然揚(yáng)塵事件主要包括流星體撞擊和電磁移動(dòng)現(xiàn)象。
典型的流星體撞擊月表時(shí)會(huì)激起100~1 000倍于它們質(zhì)量的月塵。單個(gè)流星撞擊過(guò)程大部分動(dòng)能在破碎過(guò)程中被消耗,少量顆粒因吸收能量而融化,熔融物與周?chē)乃樾枷嗷プ饔枚纬刹A?冷卻過(guò)程結(jié)束后,各種質(zhì)地的顆粒會(huì)被玻璃焊接起來(lái),形成粘合集塊,粘合集塊很快會(huì)再次破碎,這種“二次噴發(fā)”的數(shù)量取決于來(lái)襲流星的大小、速度和撞擊角度。經(jīng)統(tǒng)計(jì),一年時(shí)間里月球表面每平方米會(huì)受到平均95 次1 毫微克或更大流星體的撞擊[13]。
激起月塵的第二個(gè)自然事件是在月球晨昏線(xiàn)附近的靜電作用。根據(jù)現(xiàn)在流行的理論,細(xì)小的月塵顆粒有較高的比表面積和絕緣性,又在月球的高溫、強(qiáng)輻射環(huán)境和各種接觸、摩擦等作用下,所以易于帶電。月塵在光電效應(yīng)、太陽(yáng)風(fēng)輻照作用下帶電之后,可長(zhǎng)時(shí)間漂浮并移動(dòng)。在月球的白天,月塵主要是因?yàn)樘?yáng)紫外輻射帶電。而在夜晚是由于太陽(yáng)風(fēng)的等離子輻射而使漂過(guò)月球晨昏線(xiàn)的月塵帶電。帶電的粒子揚(yáng)起并進(jìn)入陰暗面,有些光電子已經(jīng)沉積下來(lái)。其結(jié)果是隨著月球晨昏線(xiàn)的移動(dòng),靜電把月球表面“攪動(dòng)”了一番。這個(gè)事實(shí)得到了阿波羅17 號(hào)飛船宇宙塵埃試驗(yàn)的證實(shí)[14-15]。
2.2.2 人為揚(yáng)塵事件
以上的兩種自然的活動(dòng)都不受人為因素的制約。相比之下人的活動(dòng)揚(yáng)起的月塵更加劇烈,航天員走路以45°踢起的月塵可以達(dá)到4m 高8m 遠(yuǎn)。月球車(chē)(rooster tail)的設(shè)計(jì)在最高速度3.56m/s 勻速情況下月塵能揚(yáng)出20m 遠(yuǎn)。
人的活動(dòng)(造成月塵揚(yáng)起的活動(dòng))是在很寬的速度幅度內(nèi)的,從走路這樣的低速運(yùn)動(dòng)到火箭發(fā)射和著陸這樣的高速運(yùn)動(dòng)。絕大部分月球上的微粒的運(yùn)動(dòng)只與它得到的初速度相關(guān)。表2 是一些典型人類(lèi)活動(dòng)的速度和月塵在此速度下達(dá)到的水平方向和垂直方向的最遠(yuǎn)值。
表2 人為激起月塵的活動(dòng)舉例Table 2 Anthropogenic transport mechanisms
阿波羅飛船登月中,月塵對(duì)月球車(chē)(Lunar Roving Vehicle,LRV)上電池散熱面的退化影響是熱控面臨的最為嚴(yán)峻的問(wèn)題之一[16]。電池散熱面所使用的是石英材質(zhì)的二次表面鏡,月塵擁有較高的紅外輻射率(0.93),故對(duì)輻射面的輻射能力沒(méi)什么影響,但同時(shí)月塵也擁有相對(duì)較高的太陽(yáng)吸收率(0.76),所以當(dāng)輻射器上落下了一定量的月塵后就會(huì)因過(guò)多吸收太陽(yáng)輻射造成額外熱負(fù)荷。
月球車(chē)上的電池組散熱面在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了月塵的影響,電池組散熱面安放于車(chē)體的前端,出艙活動(dòng)(EVA)期間散熱面有月塵防護(hù)罩保護(hù),在兩次出艙間隔期間打開(kāi)防護(hù)罩進(jìn)行散熱。同時(shí),考慮到保護(hù)罩并不能完全阻擋月塵對(duì)散熱面的污染,航天員還會(huì)利用尼龍刷對(duì)散熱面上沾染的月塵進(jìn)行清掃。在阿波羅-15 飛船探月過(guò)程中,月球車(chē)在第一次出艙活動(dòng)(EVA-1)和第二次出艙活動(dòng)(EVA-2)間隔期間,電池散熱面能很好的對(duì)電池進(jìn)行降溫。但當(dāng)月塵在輻射面上積累到一定程度后,在EVA-2和EVA-3 的間隔期間輻射散熱器基本就不能對(duì)電池起到散熱作用了,電池組的溫度上升到了47 ℃,已接近了其最高工作溫度上限51 ℃[17]。同樣在阿波羅-16 飛船探月時(shí),月球車(chē)在EVA-1 與EVA-2間隔期間電池的預(yù)期降溫為28 ℃,而實(shí)際只降了11 ℃,然后在EVA-2 期間達(dá)到了電池的溫度上限。而在EVA-2 和EVA-3 間隔期間的降溫過(guò)程更是只降了2 ℃,于是在EVA-3 期間電池溫度很快就超過(guò)了其上限,如圖3 所示[18]。阿波羅-7 飛船探月時(shí)其電池的情況也與阿波羅-16 飛船時(shí)基本相同[19]。
圖3 月球車(chē)工作期間電池溫度的變化情況Fig.3 Temperature excursions in lunar rover bat teries
同樣由于輻射器排熱能力在月塵的作用下產(chǎn)生退化,阿波羅-12 登月艙上5 個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)的溫度比預(yù)期值高38 ℃。而阿波羅-12 上攜帶的用于實(shí)驗(yàn)的阿波羅月面實(shí)驗(yàn)箱(A LSEP)在月面工作時(shí),同樣經(jīng)歷了比預(yù)期要高很多的溫度。實(shí)驗(yàn)箱中的月面磁力計(jì)的設(shè)計(jì)最高溫度為65 ℃,由于月塵對(duì)熱控表面污染的影響,在太陽(yáng)高度角從55°到140°過(guò)程中(大約經(jīng)歷了6.6 個(gè)地球日)溫度超過(guò)上限達(dá)到79 ℃。同樣,被動(dòng)地震儀的預(yù)期最高溫度61 ℃,也由于月塵的覆蓋使得溫度達(dá)到89 ℃。月面實(shí)驗(yàn)箱(ALSEP)的超溫現(xiàn)象說(shuō)明,類(lèi)似實(shí)驗(yàn)箱這種小型、散熱面貼近地面且與著陸地點(diǎn)較近的設(shè)備,月塵污染將是一個(gè)非常致命的問(wèn)題。
獲取空間環(huán)境對(duì)熱控面影響的信息最好的方法就是通過(guò)真實(shí)的飛行試驗(yàn)獲得,1969年的阿波羅-12 登月任務(wù)中,航天員對(duì)在月面經(jīng)歷了2.5年的勘測(cè)者-3(Surveyor-Ⅲ)探測(cè)器進(jìn)行采樣返回,以獲得月面環(huán)境對(duì)各熱控表面的影響參數(shù)[20-22]。
由于阿波羅-12 登月艙在距離勘測(cè)者-3 大約155m 的位置著陸,使得勘測(cè)者-3 表面附著了大量月塵,如圖4 中所示的勘測(cè)者-3 相機(jī)鏡頭上覆蓋了一層連續(xù)的月塵。同時(shí)由于紫外輻射和太陽(yáng)質(zhì)子等的老化作用,勘測(cè)者-3 樣品上的熱控白漆變?yōu)榱俗睾稚?/p>
圖4 勘測(cè)者-3 相機(jī)鏡頭上的月塵Fig.4 Lunar dust covered on Surveyor-Ⅲcamera mirror
通過(guò)對(duì)樣品的測(cè)試發(fā)現(xiàn),勘測(cè)者-3 攝像機(jī)上的無(wú)機(jī)熱控白漆,由于月塵的污染其太陽(yáng)吸收率從原來(lái)的αs=0.14 變?yōu)棣羢=0.61,這就意味著在相同的太陽(yáng)輻射條件下其吸收的太陽(yáng)熱量變?yōu)樵瓉?lái)的4倍。同樣的,光亮鋁表面也由于月塵的污染使得太陽(yáng)吸收率大幅的增加,對(duì)返回樣品兩個(gè)不同部位的光亮鋁表面太陽(yáng)吸收率測(cè)試結(jié)果如表3 中所示。
表3 勘測(cè)者-3 樣品上光亮鋁表面的太陽(yáng)吸收率Table 3 Solar absorptance of the Surveyor-Ⅲpolished aluminum
對(duì)月塵影響的研究,早在20 世紀(jì)五六十年代,為了確保阿波羅登月計(jì)劃的順利實(shí)施,美國(guó)就針對(duì)月壤、月塵環(huán)境的成因、環(huán)境效應(yīng)以及地面模擬方法等進(jìn)行了研究。
NASA 的馬歇爾航天飛行中心(Marshall Space Flight Center,MSFC)曾經(jīng)在1967年贊助諾思羅普空間實(shí)驗(yàn)室(Northrop Space Laboratory)對(duì)月塵對(duì)溫控表面的影響、月塵的防止和除去等方面進(jìn)行了研究[23-26]。使用過(guò)濾后的玄武巖塵來(lái)模仿月塵,研究了月塵對(duì)溫控表面的影響。研究表明月塵的尺寸分布和總重量不是造成太陽(yáng)光線(xiàn)吸收的主要因素,可以不考慮,但尺寸大的月塵容易清除,殘留的污染物尺寸一般小于2μm。月塵的紅外發(fā)射率和輻射器表面相近,對(duì)輻射器的輻射能力影響不大,但其吸收率較高,使得輻射器對(duì)可見(jiàn)光及紫外線(xiàn)的吸收增加,使得輻射器溫度升高,并且月塵對(duì)輻射器吸收率的影響是非線(xiàn)性的,11%的月塵覆蓋就可造成吸收率翻倍[27]。另外,Keihm 和Langseth[28]通過(guò)阿波羅-17 進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)測(cè)得月球表面月壤的有效導(dǎo)熱系數(shù)為1.5×10-3W/(m ·K),月塵覆蓋于輻射表面將形成一層熱阻,這也使得熱量散發(fā)受阻,增加了溫控負(fù)擔(dān)。因此,月塵落在輻射器表面上將引起極為嚴(yán)重的溫控問(wèn)題。
諾思羅普空間實(shí)驗(yàn)室同時(shí)對(duì)8 種不同的輻射器表面除塵方法進(jìn)行了研究,包括尼龍刷、靜電簾、靜電表面、噴流護(hù)罩、噴流表面、旋轉(zhuǎn)表面、旋轉(zhuǎn)護(hù)罩以及振動(dòng)表面。其中振動(dòng)表面、噴流護(hù)罩還有尼龍刷三種方案最值得考慮并進(jìn)行了使用這三種措施時(shí)輻射器表面溫度測(cè)試的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明在這些措施中,噴流表面效果最好,其后是尼龍刷,其后是噴流護(hù)罩,最后是振動(dòng)表面,但是所有方法中沒(méi)有一個(gè)是效果較為明顯的??紤]到尼龍刷系統(tǒng)重量最小,在阿波羅-15、16、17 飛船上均采用了此種方法進(jìn)行月塵的清除,但如前所述并沒(méi)有獲得預(yù)期的成效,較細(xì)微的月塵由于靜電等因素難以通過(guò)尼龍刷清除,月球車(chē)在一定工作時(shí)間后,仍然由于月塵的堆積造成散熱不足,導(dǎo)致電池系統(tǒng)溫度過(guò)高。顯然,月面上月塵對(duì)熱控面的影響比在地面上所考慮和模擬的要嚴(yán)重的多,尤其對(duì)于最為細(xì)微的那部分月塵顆粒,通過(guò)刷子的方法根本難以去除。由于額外的太陽(yáng)熱載荷是與散熱面被月塵覆蓋的份額成比例的,這些細(xì)微的月塵很快就會(huì)將散熱面全部覆蓋使得太陽(yáng)熱載荷增大,散熱面失效。因此,對(duì)月球環(huán)境的模擬必須非常全面和準(zhǔn)確才能比較真實(shí)地反映出月塵對(duì)散熱面的影響,不僅僅是通過(guò)真空試驗(yàn)就能確定的,更好的方法是在去往月球的航行中為宇航員和儀器設(shè)備的絕熱系統(tǒng)的性能做各種測(cè)試,而地面實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)要鎖定在模擬真實(shí)的被月塵覆蓋后的絕熱退化效果。
近年來(lái), 在 NASA 格倫研究中心(Glenn Rearch Center,GRC)正在研制能較為準(zhǔn)確模擬月塵環(huán)境的月塵實(shí)驗(yàn)罐(Lunar Dust Adhesion Bell Jar,LDA B),以研究月塵沾染到像熱控輻射面這樣的敏感表面上時(shí)所造成的影響。月塵實(shí)驗(yàn)罐(LDAB)能夠在真空下對(duì)月塵或月壤進(jìn)行模擬,實(shí)驗(yàn)罐中的殘留氣體通過(guò)一個(gè)物質(zhì)分光計(jì)進(jìn)行控制,并能夠通過(guò)不斷的熱循環(huán)形成一個(gè)氫/氦等離子體環(huán)境。開(kāi)始測(cè)試時(shí),模擬月塵將被篩選到樣品上并通過(guò)一個(gè)顯微相機(jī)或一個(gè)微天平確定塵土的覆蓋情況,包覆著所要測(cè)試表面的樣品使用疝弧燈加熱和冷壁面環(huán)境散熱,這樣通過(guò)樣品動(dòng)態(tài)的溫度情況就可確定出月塵對(duì)測(cè)試表面紅外發(fā)射率及太陽(yáng)吸收率的影響。月塵實(shí)驗(yàn)罐(LDAB)的特征圖如圖5 所示,集成了這些性能的月塵實(shí)驗(yàn)罐可在地球上較好地對(duì)月塵影響進(jìn)行模擬。
圖5 月塵實(shí)驗(yàn)罐(LDAB)特征示意圖Fig.5 Sketch of Lunar Dust Adhesion Bell Jar
阿波羅登月的經(jīng)驗(yàn)指出,在月面想長(zhǎng)時(shí)間保持熱控效率是很困難的。被月塵污染后熱控材料表面的表面特性會(huì)受到嚴(yán)重的影響,并且當(dāng)時(shí)所使用的清除月塵的方法也被證實(shí)沒(méi)有什么明顯的效果。因此,研究新的防/除塵策略以保證熱控系統(tǒng)長(zhǎng)期高效的工作是非常有必要的。
一般而言有三類(lèi)方法可用來(lái)保證熱控系統(tǒng)的長(zhǎng)期工作:1)利用月塵的高發(fā)射率,直接將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為能夠忍受月塵的污染;2)設(shè)計(jì)熱控表面使得月塵的堆積污染最小化;3)開(kāi)發(fā)出能高效地從熱控表面將月塵清除的措施。
對(duì)于第一種直接忍受月塵污染的方法,雖然看似簡(jiǎn)單,但在實(shí)際中卻難以獲得真正的運(yùn)用。如前所述月塵擁有較高的太陽(yáng)吸收率和較低的導(dǎo)熱系數(shù),通過(guò)計(jì)算可以知道,一個(gè)發(fā)射率為ε=0.85、輻射熱量設(shè)計(jì)值為100W/m2的散熱面, 在覆蓋了1mm 厚月塵后其穩(wěn)態(tài)溫度將上升至75 ℃,這個(gè)溫度對(duì)于多數(shù)設(shè)備器件而言都是難以承受的。因此,實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該是以防塵和除塵為主,并結(jié)合一定高溫忍受能力的一個(gè)綜合方法。
一種正在被研究的被動(dòng)防塵方法是借鑒自然界荷葉不被水附著的原理[29],在散熱面上增加細(xì)小的紋路,這些紋路的尺寸比月塵顆粒的特征尺寸還要細(xì)小,當(dāng)月塵與這種散熱面接觸時(shí)就相當(dāng)于與一個(gè)納米級(jí)的“針床”接觸而不是與一個(gè)平面接觸,這大大減小了月塵顆粒與散熱面之間的接觸面積,從而減弱了它們之間的附著力,達(dá)到防塵的目的。
另一種被動(dòng)防塵的方法不是針對(duì)熱控表面,而是從散熱面周?chē)沫h(huán)境入手。T aylor 等人[30]發(fā)現(xiàn)月塵中所含有的納米級(jí)鐵顆粒能夠吸收微波輻射,于是Taylor 等人提出使用一定能量的微波輻射將需保護(hù)表面(如散熱面)附近的月塵顆粒進(jìn)行燒結(jié),從而達(dá)到防止月塵污染表面的作用。雖然微波燒結(jié)并不能去除所有的月塵顆粒,但也能較大程度地減輕月塵對(duì)熱控表面的污染和影響。
靜電防護(hù)法也是一種有效的被動(dòng)防塵方法。其原理是將一個(gè)α粒子源,例如219Po 放在熱控表面附近,α粒子在真空中有較長(zhǎng)的射程,其聚集在月塵上會(huì)使得月塵帶上正電荷。再將一個(gè)帶負(fù)電的吸附板放置于熱控表面附近,它可以吸附那些帶上正電的月塵,從而使熱控表面免受月塵污染。當(dāng)月塵粒子落在帶負(fù)電的吸附板上后,電荷被中和,月塵從板子滑落到月球表面。類(lèi)似地,也可以使用β 粒子源和帶正電的吸附板。使用β 粒子源可以更好地利用月塵在紫外線(xiàn)作用下容易帶正電的性質(zhì)。
研究人員同時(shí)也在考慮著許多有效的除塵方法。如薄膜保護(hù)層法,它是在熱控表面覆蓋多層極薄并且對(duì)熱輻射透明的保護(hù)膜。當(dāng)保護(hù)膜被灰塵污染后,將表面一層的保護(hù)膜撕去,露出新的保護(hù)膜。這種方法可以使熱控面長(zhǎng)期保持一個(gè)極高的清潔度,但是實(shí)際中完全對(duì)散熱面熱輻射性能不產(chǎn)生影響的保護(hù)膜材料是不存在的,并且保護(hù)膜控制機(jī)構(gòu)會(huì)使原有的系統(tǒng)更為復(fù)雜化,可靠度降低。
Taylor 等人[31]提出一種尼龍刷和磁力刷相結(jié)合的除塵方法。尼龍刷可去除較大的月塵顆粒,而磁力刷通過(guò)對(duì)月塵中鐵元素的作用可去除月塵中較細(xì)小的顆粒,兩者結(jié)合達(dá)到有效除塵的目的。
由于月塵具有高吸收率、低導(dǎo)熱以及高吸附性等特性,將會(huì)對(duì)月面探測(cè)造成非常嚴(yán)重的熱控問(wèn)題。本文對(duì)一些關(guān)于月塵的成因、特性和對(duì)熱控表面的影響方面的文獻(xiàn)進(jìn)行了初步調(diào)研和整理,對(duì)月塵影響的方式,模擬試驗(yàn)的方法以及除塵抑塵的構(gòu)思進(jìn)行了介紹??蔀樘皆聝x器設(shè)備的熱控面進(jìn)行熱設(shè)計(jì)、熱分析時(shí)提供參考。
)
[1]H arris Jr R S.Apollo experience report:thermal design of Apollo lunar surface experiment package[R].NASA TN-D-6738, Manned Spacecraf t Center, H ouston, TX,1972
[2]Sarah Noble.Assessing the dangers of moon dust[R].NASA Johnson Space Center, 2007
[3]Swanson T.Low temperature thermal control for a lunar base[C]//In proceedings of 20thInternational Conference on Environmental Systems, SAE International,Washington, DC, 1990
[4]Westheimer D T, Tuan G C.Active thermal cont rol system considerations for the next generation of human rated space vehicles[C]//In the proceedings of 43rdAIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, AIAA,Reston, VA, 2005:1-5
[5]James R G, Donald A J.Lunar dust on heat rejection system surfaces:problems and prospects [J].Space Technology and Applications International Forum,2007:27-34
[6]Matthew B G, Daniel H N.Thermal considerations for designing the next lunar lander[J].Space Technology and Applications International Forum, 2007:35-42
[7]Immer C.Elect rostatic screen for transport of Martian and lunar regolith[C]//In the proceedings of 37thLunar and Planetary Science Conference, Lunar and Planetary Institute, H ouston, TX, 2006:2265
[8]Katzan C, Edwards J.Lunar dust t ransport and potential interactions with power system components[R].NASA-CR-4404, NASA Lew is Research Ctr., Cleveland, OH, 1991
[9]Mian M A, Dragana T, James F S, et al.Measurements of charging of Apollo 17 lunar dust grains by electron impact[J].Space Technology and Applications International Forum, 2008:942-948
[10]Otis R W.Adhesion of lunar dust [R].NASA-CR-2007-214685, Glenn Research Center Cleveland, Ohio,2007
[11]Doug R, Kenneth W S.Some expected mechanical characteristics of lunar dust:a gological view [J].Space Technology and Applications International Forum, 2008:949-955
[12]Reiss J R, Shaffer J R.Lunar transportation facilities and operations study - option 1[R].Final Report for NASA Contract NAS10-11567, NASA Kennedy SpaceCtr., FL, 1991
[13]Zook H A.Lunar primary and secondary microcraters and the micrometeoroid flux [C]//In the proceedings of 15thLunar and Planetary Science Conference, Lunar and Planetary Institute, Houston, TX, 1984:965-966
[14]Rennilson J J, Criswell D R.Surveyor observations of lunar horizon glow [J].The Moon, 1974(10):121-142.
[15]Silverberg E C.Electrostatic dust transport and its consequences for the lunar ranging experiment [R].University of Texas McDonald Observatory Research Memorandum in Astronomy #75-003, Fort Davis,TX, 1975
[16]Gaier J R.The effects of lunar dust on EVA system s during the Apollo missions [R].NASA TM-2005-213610, NAS A Glenn Research Ctr., Cleveland, OH ,2007
[17]M cKay G H.Saturn V launch vehicle flight ealuation report-AS-510, Apollo 15 mission [R].Saturn V Flight Evaluation Working Group, NASA Marshall Space Flight Ctr., H untsville, AL, 1971
[18]M cKay G H .Saturn V launch vehicle flight evaluation report-AS-511, Apollo 16 mission [R].Saturn V Flight Evaluation Working Group, NASA Marshall Space Flight Ctr., H untsville, AL 1972
[19]M cKay G H .Saturn V launch vehicle flight evaluation report-AS-512, Apollo 17 mission [R].Saturn V Flight Evaluation Working Group, NASA Marshall Space Flight Ctr., H untsville, AL 1973
[20]Blair Jr P M , Carroll W F, Jacobs S, et al.Study f rom thermal control surfaces returned from Surveyor III[C]//In the proceedings of AIAA 6thThermophysics Conference, AIAA, Reston, VA, 1971, AIAA Paper 71-479
[21]Carroll W F, Blair J P M.Lunar dust and radiation darkening of Surveyor 3 surfaces, analysis of Surveyor 3 materials and photographs returned by Apollo 12[R].NASA-SP-284, NAS A Headquarters, Washington D C, 1972
[22]Nickel N L, Carroll W F.Summary and conclusions-analysis of Surveyor III material and photographs returned by Apollo 12 [R].NASA-SP-284, NASA Headquarters, Washington D C, 1972
[23]Berg O E, Richardson F F, Rhee J W, et al.Preliminary results of a cosmic dust experiment on the moon[J].Geophysical Research Letters, 1974(7):289-290
[24]Tatom F B , Srepel V, Johnson R D , et al.Lunar dust degradation effects and removal/prevention concepts, final report volume I [R].NASA-TR-792-7-207A, Northrop Space Laboratories, Huntsville, Alabama, 1967
[25]Tatom F B, Srepel V, Johnson R D , et al.Lunar dust degradation effects and removal/prevention concepts,final report volume II [R].NASA-T R-792-7-207B,Northrop Space Laboratories, Huntsville, Alabama,1967
[26]Tatom F B.Lunar dust degradation effects and removal/prevention concepts final report[R].NASA-TR-792-7-207, NASA Marshall Space Flight Center,Huntsville, AL, 1967
[27]Jacobs S, Durkee R E, Harris Jr R S.Lunar dust deposition effects on the solar absorptance of rhermal control materials [C]// The proceedings of AIAA 6thThermophysics Conference, AIAA, Reston, VA,AIAA PAPER,1971:71-459
[28]Keihm D A, Langseth S K.Density, pressure and temperature effects on heat transfer in lunar material[C]// The proceedings of AIAA 6thThermophysics Conference, AIAA, Reston, VA, AIAA PAPER,1971:71-477
[29]Cheng Y T.Effects of micro and nano-structures on the self-cleaning behavior of lotus leaves [J].Nanotechnology, 2006(17):1359-1362
[30]Taylor L A.The lunar dust problem:a possible remedy[C]//The proceedings of Space Resources Roundtable II, Golden, CO, 2000:7004
[31]Taylor L A.The lunar dust problem:from liability to asset[C]//The proceedings of AIAA 1stSpace Exploration Conference, Reston, VA, 2000, AIAA Paper:2500-2510