空间环境及其对航天活动的影响
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太阳的紫外辐射会使热控表明深层和热控材料、器件的 潜能退化，可能导致航天器失去热平衡。此外，紫外辐 射对绝缘材料、光学材料和高分子材料也十分有害。
太阳电池方阵功率的精确计算与太阳光谱数据相关。
太阳光压对航天器的姿态控制力矩估计及航天器轨道保 持能力都有影响。
南京航空航天大学 航天学院
10
2.3 地球大气
2
2.1 概述
外层空间环境对航天器的运动和各系统工作有明显的影 响，这些环境包括电磁辐射、真空、高能粒子辐射、等 离子体、微流星体、空间碎片、行星大气、磁场和引力 场等。
根据各种空间环境的时间和空间分布特性，太阳系内的 空间环境大致可以分为：行星际空间环境、地球空间环 境和其他行星空间环境。
南京航空航天大学 航天学院
航天系统涉及到很多电波传播问题，比如测控系统的定 轨问题，制导导航系统的定位问题。
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电离层对通讯和航天活动的影响
电离层对无线电波的吸收（电子从无线电波获得的能量 通过碰撞转移给大气的中性成分）
多普勒频移（由于电离层的运动或电离层特性随时间变 化，导致电波在电离层中传播的路径随时间变化，接收 到的电波信号的频率发生了偏移）
3
行星际空间环境
太阳电磁辐射 太阳宇宙线 太阳风 行星际磁场 银河宇宙线 微流星体和空间碎片
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4
空间环境与航天
据统计数据，16.5%航天故障是由于空间环境造成的。 近地空间：一般指距离地球90～65000km（10个地球
半径）以内的范围。
范·艾伦：美国著名的天文学家，地球 物理学家 ，地球辐射带（范艾伦辐射带 ）发现者，通过探险者一号与探险者三 号发现、验证了近地空间存在辐射带。
大气层包括了两部分：中性大气和部分电离大气，后者 对应于低温的等离子体。
电离层对在其中传播的电磁波产生折射、反射、散射、 吸收和色散的现象。电离层改变电波传播路径，导致时 延和到达角改变；电离层内的不规则体是经过的信号产 生聚焦或散焦，造成波能损失，信号失真甚至丢失。局 部电离层还可能产生噪声，改变天线的阻抗特性；
任何模式都力图根据要求尽可能的反应大气随季节、昼 夜、太阳活动和纬度的变化。实际上，真实的大气包括 的物理过程很复杂，要从理论上得到大气主要物理量的 分布是不现实的，完全从实测资料发现规律也是很困难 的，所以现有的大气模式绝大部分都是半经验半理论的 。
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2.4 地球电离层及其对导航定位的影响
标准大气和参考大气的异同？（地理条件和季节条件）
南京航空航天大学 航天学院
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航天领域内常用的大气模式主要包括Jacchia模式和 Msis模式。 Jacchia模式主要有J65、J70、J77，使 用了1958～1975年间17年的卫星阻力数据，用该模式 进行轨道跟踪测量与设计时与真实大气拟合的最好。
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6
太阳光辐射和反照是空间站热设计中的外热源的环境依 据，是太阳能电池光源的提供者，另外，太阳光压引力 的阻力和力矩对空间站的影响不可忽略。
地球磁场与空间站剩余磁矩相互作用产生磁力矩，产生 感应电位，影响环境参数的测量和实验。
等离子体对太阳能电池帆板产生主动充电，并且使电磁 波的折射指数发生改变，进而改变电磁波传播路径。
空间飞行器总体设计 第2章 空间环境及其对航天活动的影响
南京航空航天大学 航天学院
内容大纲
概述 太阳电磁辐射及其对航天活动的影响 地球大气 地球电离层及其对导航定位的影响 地磁场及其对航天器姿态的影响 其他环境因素对航天活动的影响 太阳及日—地环境预报和预警
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构存在潜在损害。
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8
2.2 太阳电磁辐射及其对航天活动的影响
太阳是日—地空间主要的辐射源，辐射类型包括： 太阳黑子和11年周期
黑子活动有11年周期，称为太阳黑子周。 太阳耀斑 太阳射电发射 太阳电磁辐射
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太阳辐射对航天活动的影响
在轨运行的航天器建立自身热平衡的主要热源就是太阳 能，它是航天器设计尤其是热设计的主要环境条件。地 球反照和地球及其大气系统的红外辐射也是在进行航天 器热设计时要考虑的因素。
大气模式指大气状态和变化过程的模式，它是以数学方 程组表示的理论模型。大气模式是对真实大气的某种应 用的初步近似，找出某一过程的主要因子。统计模式以 大量的观测资料为基础，经过数学处理后给出一定的公 式或计算程序。可以查到不同条件下各种大气结构参数 的时间和空间分布。所谓大气结构是指其物理和化学状 态的基本参数，如温度、压力、密度、成分，以及大气 运动的空间分布和随时间的变化。
快速带电粒子对元器件产生电离、辐射损伤，导致软错 误，硬错误，部分或永久失效。
流星、人造残骸对航天器结构撞击、磨蚀导致机械损伤
。
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7
空间环境最大特点是其参数随时间和空间不断变化而变 化，所以，一成不变的环境模型（式）对航天活动而言 是没有任何价值的，需要进行动态的补充和更新。
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5
地球引力场对低地球轨道上的航天器轨道和姿态控制影 响最大，引力加速度及重力梯度力矩直接影响总体方案 的选择和控制方案的选取，重力梯度力矩大小与航天器 的特征长度五次幂成正比。
地球大气对天地往返运输系统在进入和返回时产生气动 加热。在500km以下，大气是仅次于引力的第二大因 素，大气阻力对轨道维持、气动力及其力矩、推进剂消 耗量影响十分重要，直接影响着空间站运营管理的控制 策略，对于大型空间站气动力矩正比于特征尺度的三次 方，姿控推进剂消耗量正比于特征尺寸度的四次方，轨 道阻力补偿量正比于特征尺寸度的平方。
在轨运行的航天器处于十分复杂的空间环境包围之中。
大气密度对低地球轨道上的航天器的轨道寿命的影响很
大，空间带电粒子辐射对航天材料、仪器设备和航天员
都有损害作用。电离层影响着无线电波的传播，因而影
来自百度文库
响通讯、导航与定位。太阳电磁辐射及其反照影响航天
器的环境的外热源。地磁场对航天器姿态控制方法有很
大的影响。近地空间的微流星和空间碎片对航天器的结
太阳电池方阵功率的精确计算与太阳光谱数据相关。
太阳光压对航天器的姿态控制力矩估计及航天器轨道保 持能力都有影响。
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2.3 地球大气
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2.1 概述
外层空间环境对航天器的运动和各系统工作有明显的影 响，这些环境包括电磁辐射、真空、高能粒子辐射、等 离子体、微流星体、空间碎片、行星大气、磁场和引力 场等。
根据各种空间环境的时间和空间分布特性，太阳系内的 空间环境大致可以分为：行星际空间环境、地球空间环 境和其他行星空间环境。
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航天系统涉及到很多电波传播问题，比如测控系统的定 轨问题，制导导航系统的定位问题。
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电离层对通讯和航天活动的影响
电离层对无线电波的吸收（电子从无线电波获得的能量 通过碰撞转移给大气的中性成分）
多普勒频移（由于电离层的运动或电离层特性随时间变 化，导致电波在电离层中传播的路径随时间变化，接收 到的电波信号的频率发生了偏移）
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行星际空间环境
太阳电磁辐射 太阳宇宙线 太阳风 行星际磁场 银河宇宙线 微流星体和空间碎片
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空间环境与航天
据统计数据，16.5%航天故障是由于空间环境造成的。 近地空间：一般指距离地球90～65000km（10个地球
半径）以内的范围。
范·艾伦：美国著名的天文学家，地球 物理学家 ，地球辐射带（范艾伦辐射带 ）发现者，通过探险者一号与探险者三 号发现、验证了近地空间存在辐射带。
大气层包括了两部分：中性大气和部分电离大气，后者 对应于低温的等离子体。
电离层对在其中传播的电磁波产生折射、反射、散射、 吸收和色散的现象。电离层改变电波传播路径，导致时 延和到达角改变；电离层内的不规则体是经过的信号产 生聚焦或散焦，造成波能损失，信号失真甚至丢失。局 部电离层还可能产生噪声，改变天线的阻抗特性；
任何模式都力图根据要求尽可能的反应大气随季节、昼 夜、太阳活动和纬度的变化。实际上，真实的大气包括 的物理过程很复杂，要从理论上得到大气主要物理量的 分布是不现实的，完全从实测资料发现规律也是很困难 的，所以现有的大气模式绝大部分都是半经验半理论的 。
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2.4 地球电离层及其对导航定位的影响
标准大气和参考大气的异同？（地理条件和季节条件）
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航天领域内常用的大气模式主要包括Jacchia模式和 Msis模式。 Jacchia模式主要有J65、J70、J77，使 用了1958～1975年间17年的卫星阻力数据，用该模式 进行轨道跟踪测量与设计时与真实大气拟合的最好。
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太阳光辐射和反照是空间站热设计中的外热源的环境依 据，是太阳能电池光源的提供者，另外，太阳光压引力 的阻力和力矩对空间站的影响不可忽略。
地球磁场与空间站剩余磁矩相互作用产生磁力矩，产生 感应电位，影响环境参数的测量和实验。
等离子体对太阳能电池帆板产生主动充电，并且使电磁 波的折射指数发生改变，进而改变电磁波传播路径。
空间飞行器总体设计 第2章 空间环境及其对航天活动的影响
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内容大纲
概述 太阳电磁辐射及其对航天活动的影响 地球大气 地球电离层及其对导航定位的影响 地磁场及其对航天器姿态的影响 其他环境因素对航天活动的影响 太阳及日—地环境预报和预警
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构存在潜在损害。
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2.2 太阳电磁辐射及其对航天活动的影响
太阳是日—地空间主要的辐射源，辐射类型包括： 太阳黑子和11年周期
黑子活动有11年周期，称为太阳黑子周。 太阳耀斑 太阳射电发射 太阳电磁辐射
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太阳辐射对航天活动的影响
在轨运行的航天器建立自身热平衡的主要热源就是太阳 能，它是航天器设计尤其是热设计的主要环境条件。地 球反照和地球及其大气系统的红外辐射也是在进行航天 器热设计时要考虑的因素。
大气模式指大气状态和变化过程的模式，它是以数学方 程组表示的理论模型。大气模式是对真实大气的某种应 用的初步近似，找出某一过程的主要因子。统计模式以 大量的观测资料为基础，经过数学处理后给出一定的公 式或计算程序。可以查到不同条件下各种大气结构参数 的时间和空间分布。所谓大气结构是指其物理和化学状 态的基本参数，如温度、压力、密度、成分，以及大气 运动的空间分布和随时间的变化。
快速带电粒子对元器件产生电离、辐射损伤，导致软错 误，硬错误，部分或永久失效。
流星、人造残骸对航天器结构撞击、磨蚀导致机械损伤
。
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空间环境最大特点是其参数随时间和空间不断变化而变 化，所以，一成不变的环境模型（式）对航天活动而言 是没有任何价值的，需要进行动态的补充和更新。
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5
地球引力场对低地球轨道上的航天器轨道和姿态控制影 响最大，引力加速度及重力梯度力矩直接影响总体方案 的选择和控制方案的选取，重力梯度力矩大小与航天器 的特征长度五次幂成正比。
地球大气对天地往返运输系统在进入和返回时产生气动 加热。在500km以下，大气是仅次于引力的第二大因 素，大气阻力对轨道维持、气动力及其力矩、推进剂消 耗量影响十分重要，直接影响着空间站运营管理的控制 策略，对于大型空间站气动力矩正比于特征尺度的三次 方，姿控推进剂消耗量正比于特征尺寸度的四次方，轨 道阻力补偿量正比于特征尺寸度的平方。
在轨运行的航天器处于十分复杂的空间环境包围之中。
大气密度对低地球轨道上的航天器的轨道寿命的影响很
大，空间带电粒子辐射对航天材料、仪器设备和航天员
都有损害作用。电离层影响着无线电波的传播，因而影
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响通讯、导航与定位。太阳电磁辐射及其反照影响航天
器的环境的外热源。地磁场对航天器姿态控制方法有很
大的影响。近地空间的微流星和空间碎片对航天器的结