空間環(huán)境材料空間環(huán)境效應地面模擬試驗裝置通用要求2024-04-25發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I前言 l2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14一般要求 14.1試驗室環(huán)境 4.2真空系統(tǒng) 24.3試驗控制系統(tǒng) 24.4試驗測量系統(tǒng) 24.5安全 34.6其他 35空間粒子輻射效應地面模擬試驗裝置要求 35.1空間粒子輻射效應地面模擬試驗裝置組成 35.2輻照源 35.3束流監(jiān)測裝置 35.4試樣溫控系統(tǒng) 45.5高壓防護要求 46空間紫外輻照效應地面模擬試驗裝置要求 46.1空間紫外輻照效應地面模擬試驗裝置組成 46.2太陽近紫外輻照源 46.3太陽遠紫外輻照源 46.4輻照度監(jiān)測 46.5紫外輻照防護 47空間原子氧效應地面模擬試驗裝置要求 57.1空間原子氧效應地面模擬試驗裝置組成 57.2原子氧源 57.3原子氧束流監(jiān)測 57.4原子氧輻照防護 58空間充放電效應地面模擬試驗裝置要求 58.1空間充放電效應地面模擬試驗裝置組成 58.2試驗壓力 58.3電子槍參數(shù) 58.4中高能電子輻照源參數(shù) 5ⅡGB/T44000—20248.5等離子體源參數(shù) 68.6攝像設(shè)備要求 68.7測量系統(tǒng) 9材料真空出氣性能測試地面模擬試驗裝置要求 9.1材料真空出氣性能測試地面模擬試驗裝置組成 9.2測試系統(tǒng)組成 9.3電子天平 9.4恒溫恒濕箱 10空間碎片與微流星體撞擊效應地面模擬試驗裝置要求 10.1空間碎片與微流星體撞擊效應地面模擬試驗裝置組成 10.2超高速發(fā)射系統(tǒng) 10.3測試系統(tǒng) 810.4安全防護 11熱循環(huán)效應地面模擬試驗裝置要求 811.1熱循環(huán)裝置 811.2加熱與冷卻模式 811.3冷卻模式 811.4控溫裝置 8Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國科學院提出。本文件由全國宇航技術(shù)及其應用標準化技術(shù)委員會(SAC/TC425)歸口。本文件起草單位：北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所、深圳星地孿生科技有限公司、哈爾濱工業(yè)大學、中國科學院國家空間科學中心、湘潭大學、中國科學院上海光學精密機械研究所、西安交通大學、北京東方計量測試研究所、上海瀚海檢測技術(shù)股份有限公司、北京天工科儀空間技術(shù)有限公司、中國空間技術(shù)研究院。本文件主要起草人：沈自才、劉向鵬、趙瑜、丁義剛、歐陽曉平、季啟政、王世金、劉宇明、邱震鈺、1空間環(huán)境材料空間環(huán)境效應地面模擬試驗裝置通用要求本文件規(guī)定了材料空間環(huán)境效應地面模擬裝置的通用要求，包括試驗裝置涉及的試驗室環(huán)境、真空系統(tǒng)、試驗控制系統(tǒng)、試驗測量系統(tǒng)、安全等一般要求，以及開展不同的材料空間環(huán)境效應地面模擬試驗涉及的模擬源、試驗監(jiān)測系統(tǒng)、性能測試系統(tǒng)、安全與防護等特殊要求。本文件適用于真空、帶電粒子、空間紫外、空間原子氧、空間等離子體、空間碎片與微流星體等空間環(huán)境及產(chǎn)生的真空出氣、熱循環(huán)、粒子輻射效應、紫外輻照、原子氧剝蝕、表面充放電、內(nèi)部(深層)充放電、超高速撞擊等效應的地面模擬裝置的研制與應用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T32452—2015航天器空間環(huán)境術(shù)語GB/T34517—2017航天器用非金屬材料真空出氣評價方法3術(shù)語和定義GB/T32452—2015和GB/T34517—2017界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件?；貜托猺ecoveryeffect材料在模擬環(huán)境試驗條件下產(chǎn)生性能的退化，在停止模擬環(huán)境作用暴露大氣條件后，性能全部或部分回復的現(xiàn)象。原位測試in-situmeasurement在真空條件下，對試樣進行的測試。4一般要求4.1試驗室環(huán)境除非另有規(guī)定，試驗室環(huán)境要求如下：a)溫度：15℃~35℃;b)相對濕度：20%～80%;c)壓力：當?shù)卮髿鈮毫Α?4.2真空系統(tǒng)除非另有規(guī)定，真空室要求如下：a)空載壓力應小于10-4Pa;b)應能提供滿足試驗要求的測量和供電通道；c)應安裝污染測量裝置，如石英晶體微量天平或光學試片等；d)連續(xù)空載運行24h后，真空室內(nèi)的有機污染物沉積量不應超過1.0×10-7g/cm2;e)真空室一般應有觀察窗；f)對有污染控制要求的真空室，應配有熱沉，熱沉工作溫度應低于-30℃。4.2.2真空抽氣系統(tǒng)真空抽氣系統(tǒng)要求如下：a)真空抽氣設(shè)備應采用無油系統(tǒng)；b)真空室應采用放氣率低的材料，應采用無磁不銹鋼，密封材料應采用金屬-金屬或金屬-橡膠。4.3試驗控制系統(tǒng)試驗控制系統(tǒng)要求如下：a)應對真空度進行實時監(jiān)控；b)應對模擬環(huán)境的關(guān)鍵參數(shù)進行實時監(jiān)控，滿足環(huán)境試驗參數(shù)等效性；c)必要時應對試驗件溫度進行控制，滿足試驗要求的溫度范圍。4.4試驗測量系統(tǒng)4.4.1溫度測量系統(tǒng)溫度測量系統(tǒng)要求如下：a)溫度測量傳感器可使用熱電偶或鉑電阻；b)測量精度應高于±0.5℃。應具備對試樣光學性能、電學性能等具有回復效應的性能進行原位測試的能力。4.4.4污染測量系統(tǒng)污染測量系統(tǒng)要求如下：a)應采用石英晶體微量天平等儀器對污染沉積量進行監(jiān)測；b)沉積污染測量精度應高于1.0×10-8g/(cm2·Hz)。4.4.5試樣溫控系統(tǒng)對需要控制溫度的試樣，可利用浴油溫控系統(tǒng)、恒溫循環(huán)箱或電/光加熱系統(tǒng)等溫控裝置進行溫度控制。3試驗安全要求如下：a)試驗裝置的水、電、氣應符合相關(guān)安全要求；b)試驗裝置應接地良好；c)危險品應在安全區(qū)域內(nèi)，保持試驗室內(nèi)通風狀況良好；d)注意試驗區(qū)的防火，現(xiàn)場的滅火器應在有效期內(nèi)；e)應具有高電壓防護裝置。其他要求如下：a)試驗儀器與設(shè)備功能應完好；b)試驗用儀器應經(jīng)二級以上(含二級)計量部門檢定合格，并在有效期內(nèi)使用；c)試驗室內(nèi)應采取有效措施減少或消除各種污染物，特別是有機污染物；d)應使用符合污染控制要求的材料和器材。5空間粒子輻射效應地面模擬試驗裝置要求5.1空間粒子輻射效應地面模擬試驗裝置組成空間粒子輻射效應地面模擬試驗裝置一般由輻射源、束流監(jiān)測裝置、性能測試裝置、真空系統(tǒng)、試樣溫控系統(tǒng)等部分組成。電子輻照源及要求如下：a)根據(jù)需求可選用電子槍或電子加速器，能量在100keV以下推薦選用電子槍，能量在100keV以上宜選用電子加速器；b)電子能量一般在10keV～0.5MeV,通量一般在1×10?cm-2·s-1～1×1012cm-2·s-1;c)試樣被輻照面的束流不均勻性一般不超過±20%,束流不穩(wěn)定性一般每小時不超過±5%。質(zhì)子輻照源及要求如下：a)根據(jù)需求選用質(zhì)子源或質(zhì)子加速器，能量在100keV以下宜選用質(zhì)子源，能量在100keV以上宜選用質(zhì)子加速器；b)質(zhì)子能量一般在10keV～1MeV,通量一般在1×10°cm-2·s-1～1×1011cm-2·s-,質(zhì)子純度優(yōu)于95%以上；c)試樣被輻照面的束流不均勻性一般不超過±30%,束流不穩(wěn)定性一般每小時不超過±5%。5.3束流監(jiān)測裝置束流監(jiān)測裝置及要求如下：a)試驗中應對帶電粒子束流進行標定和監(jiān)測；4b)束流測量裝置一般由法拉第杯和微電流計組成，測量中要抑制二次電子和雜散帶電粒子對測量結(jié)果的影響；c)束流測量精度優(yōu)于±5%。5.4試樣溫控系統(tǒng)試驗過程中試樣溫度應控制在50℃以下。5.5高壓防護要求保證設(shè)備接地良好，避免發(fā)生觸電傷害。6空間紫外輻照效應地面模擬試驗裝置要求6.1空間紫外輻照效應地面模擬試驗裝置組成材料的空間紫外輻射效應地面模擬試驗裝置一般由紫外輻照源、輻照度監(jiān)測裝置、真空系統(tǒng)、試樣溫控系統(tǒng)等部分組成。6.2太陽近紫外輻照源太陽近紫外輻照源及要求如下：a)太陽近紫外輻照源應能產(chǎn)生波長在200nm～400nm的紫外光，光源采用氙弧燈、汞氙燈、汞弧燈、碳弧燈等，優(yōu)先采用氙弧燈，使用以上光源時，應濾除光譜中的可見光和紅外光；b)輻照試驗中紫外光源輻照度的衰減不應超過其初始強度的30%;c)輻照度應滿足118W/m2~590W/m2,輻照度不均勻性不超過±15%。6.3太陽遠紫外輻照源太陽遠紫外輻照源及要求如下：a)遠紫外輻照源應能產(chǎn)生波長在115nm～200nm的紫外光，光源采用氘燈、氫燈或其他氣體放b)遠紫外光譜范圍為115nm～200nm,輻照度應滿足0.1W/m2~10W/m2,輻照度不均勻性不超過±20%。6.4輻照度監(jiān)測紫外輻照度監(jiān)測系統(tǒng)要求如下：a)應采用紫外輻照度計等輻照度測試設(shè)備對紫外的輻照度進行標定；b)應利用太陽電池片或激光能量計等裝置監(jiān)測輻照度的變化；c)測量精度應高于±5%。6.5紫外輻照防護紫外輻照防護要求如下：a)實驗室應具有良好的排風系統(tǒng)，及時將紫外輻射產(chǎn)生的臭氧等有害煙氣排出；b)應采取有效措施防止紫外燈源爆炸對身體的危害。57空間原子氧效應地面模擬試驗裝置要求7.1空間原子氧效應地面模擬試驗裝置組成空間原子氧效應地面模擬試驗裝置由原子氧源、真空系統(tǒng)及相應的測量儀器等部分組成。7.2原子氧源原子氧源要求如下：a)應采用微波等離子體、激光解離或其他原子氧源；b)原子氧束流能量范圍應在3eV～10eV;c)原子氧束流通量應滿足101?cm-2·s-1～101?cm-2·s-1;d)原子氧照射面積內(nèi)束流密度不均勻性應小于10%;e)原子氧的作用方式應使用定向束流式原子氧設(shè)備。7.3原子氧束流監(jiān)測應采用KaptonH薄膜標準樣或質(zhì)譜儀監(jiān)測原子氧的束流密度。7.4原子氧輻照防護原子氧輻照防護要求如下：a)對采用微波等離子體產(chǎn)生原子氧的設(shè)備，應具備微波輻射防護能力；b)對采用激光解離原子氧的設(shè)備，應具備激光與紫外輻射防護能力。8空間充放電效應地面模擬試驗裝置要求8.1空間充放電效應地面模擬試驗裝置組成空間充放電效應地面模擬試驗裝置主要由電子槍或者電子加速器、電子放射源或等離子體源、真空系統(tǒng)及相應的測量系統(tǒng)組成。電子槍用于表面充放電，中高能電子加速器、電子放射源用于內(nèi)部(深層)充放電試驗。8.2試驗壓力試驗壓力要求如下：a)在使用電子槍或者電子加速器、電子放射源的環(huán)境下，真空容器內(nèi)工作壓力應不高于1×b)在使用低溫等離子體源的環(huán)境下，真空容器內(nèi)工作壓力應不高于0.01Pa。8.3電子槍參數(shù)電子槍參數(shù)要求如下：a)電子束流密度應滿足0.1nA/cm2~100nA/cm2;b)電子能量應滿足1keV～30keV;c)電子槍輻照面(大于試件)不均勻性應小于30%。8.4中高能電子輻照源參數(shù)中高能電子輻照源參數(shù)要求如下：6a)電子束流密度應為0.1pA/cm2~10pA/cm2量級；b)電子應為100keV～nMeV的單能電子或者連續(xù)能譜電子；c)電子束輻照面(大于試件)不均勻性應小于30%。8.5等離子體源參數(shù)等離子體源參數(shù)要求如下：a)等離子體密度應滿足10?cm-3～102cm-3;b)等離子體溫度應小于5eV;c)等離子體體積(大于試件)不均勻性應小于30%。8.6攝像設(shè)備要求攝像設(shè)備要求如下：a)攝像設(shè)備應具備在低照度的試驗環(huán)境下(光照度低于0.6lx)拍攝試驗現(xiàn)象的能力；b)攝像設(shè)備的拍攝幀數(shù)應不低于25幀每秒(f/s);c)攝像設(shè)備應具有防強光保護功能，防止放電亮度過強燒毀圖像傳感器芯片；d)攝像記錄時間應長于組件完成一次試驗過程的時間。8.7測量系統(tǒng)8.7.1電子束流測量系統(tǒng)電子束流測量系統(tǒng)要求如下：a)在使用電子槍模擬時，采用法拉第杯和微電流計測量電子束流；b)微電流計測量量程一般應滿足2×10-11A～2×10-3A;c)一般應具有移動掃描設(shè)備。8.7.2等離子體參數(shù)測量系統(tǒng)等離子體參數(shù)測量系統(tǒng)要求如下：a)在使用等離子體源模擬時，應采用朗繆爾探針測量等離子體參數(shù)；b)等離子體密度測量范圍一般應滿足10?cm-3～10°cm-3,溫度測量范圍最大滿足20eV;c)一般應具有移動掃描設(shè)備。8.7.3表面電位測量系統(tǒng)表面電位測量系統(tǒng)要求如下：a)在使用電子槍或中高能電子輻照時，采用非接觸式測量方法測量表面電位；b)測量范圍應滿足-20kV～+20kV;c)測量精度優(yōu)于5%;d)測量最小分辨能力優(yōu)于1V;e)應具有移動掃描設(shè)備。8.7.4放電脈沖測量系統(tǒng)放電脈沖測量要求如下：a)可使用電流探頭測量放電電流脈沖，也可使用天線接收靜電放電的電場信號；b)電流探頭測量電流范圍應滿足0A～15A;7c)電流探頭測量脈沖電流峰值應不小于50A;d)電流探頭測量帶寬應不低于50MHz;e)天線的頻率范圍應滿足10kHz～100MHz。9材料真空出氣性能測試地面模擬試驗裝置要求9.1材料真空出氣性能測試地面模擬試驗裝置組成真空出氣性能測試地面模擬試驗裝置主要由測試系統(tǒng)、電子天平、恒溫恒濕箱等組成。9.2測試系統(tǒng)組成9.2.1真空單元真空單元應符合GB/T34517—2017中6.2.2.2的要求。測試單元包括出氣單元和收集單元。測試單元有6個以上。出氣單元和收集單元用中間帶孔的隔板隔開。測試單元的形狀、尺寸及性能應符合GB/T34517—2017中6.2.2.3的要求。9.2.3溫度控制單元溫度控制單元主要由樣品腔溫控儀和收集腔溫控儀組成。溫度控制單元的溫度控制應符合GB/T34517—2017中6.2.2.4的要求。9.3電子天平最大量程高于2g,感量為1×10-?g。9.4恒溫恒濕箱恒溫恒濕箱的溫度控制范圍為1℃~100℃,控溫精度優(yōu)于±1℃,濕度控制范圍為20%~80%,濕度控制精度優(yōu)于±5℃。10空間碎片與微流星體撞擊效應地面模擬試驗裝置要求10.1空間碎片與微流星體撞擊效應地面模擬試驗裝置組成空間碎片與微流星體撞擊效應地面模擬試驗裝置由超高速發(fā)射系統(tǒng)和測試系統(tǒng)組成。10.2超高速發(fā)射系統(tǒng)模擬系統(tǒng)要求如下：a)空間碎片與微流星體超高速發(fā)射系統(tǒng)可分為輕氣炮、激光驅(qū)動微小碎片裝置、等離子體驅(qū)動微小碎片裝置、粉塵靜電加速裝置；b)宜使用輕氣炮模擬速度2km/s～8km/s的毫米級球形碎片；c)宜使用激光驅(qū)動微小碎片裝置模擬直徑0.5mm～1.2mm,厚度μm量級，速度1km/s~10km/s的片狀碎片；d)宜使用等離子體驅(qū)動