[发明专利]一种热控涂层太阳吸收率的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热控涂层太阳吸收率的测量方法，可适用于热控涂层在 外空间环境的在轨测试和地面模拟空间环境的原位测试，属于航天热控涂层 的空间辐照测试方法领域。

背景技术

航天器的热控涂层在轨服役过程中将经受原子氧、太阳电磁辐射、电离 层、地球辐射带、太阳宇宙线、等离子体等多种环境因素作用，空间环境因 素引起热控涂层等卫星关键材料性能的退化是造成航天器故障乃至事故的 重要原因。热控涂层等暴露材料性能的退化一般表现为其太阳吸收率的增 大，因此研究热控涂层太阳吸收率退化规律对于确保我国地球轨道卫星达到 设计寿命具有重要的意义。

目前，国际上已经开展热控涂层性能在轨监测的有美国长期暴露试验装 置(LDEF)，热控材料置于该装置中，在空间暴露一定时间后将其带回地面 进行分析，我国神舟七号宇航员在太空行走中取回的材料试验板也属于这一 类。但这类试验只适用于近地(LEO)轨道，而且在重新返回大气层的过程 中，由于环境的改变会引起热控涂层某些效应的改变。另外，国内外广泛开 展的地面空间实验室的材料暴露试验也可以完成热控涂层性能退化的测试。 测试方法为：先将热控涂层样品置于地面模拟空间环境中进行空间辐照，然 后取出样品进行反射率测量，再与标准样品的反射率进行比对，得到热控涂 层样品的绝对反射率值，由于可认为热控涂层的吸收率与反射率的和为1， 从而计算得到热控涂层的吸收率值。利用该方法，热控涂层样品在真空中接 受辐照后，取出后的样品在空气中其变化的性能会有部分恢复，此外测试热 控涂层反射率的装置复杂，测量的精度受到限制。本发明针对此提出了一种 结构简单、试验方便的热控涂层太阳吸收率的测量方法，既可用于模拟空间 环境中原位测试，又可以应用于轨道空间中热控涂层的在轨测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热控涂层太阳吸收率的测量方法，以克服现 有热控涂层太阳吸收率测量方法中退化的热控涂层性能会有部分恢复以及 测量精度不高等缺陷，并且针对目前的测量方法不能实现热控涂层太阳吸收 率在轨测试的问题，构建一种结构简单、测量方便的热控涂层太阳吸收率的 测量方法。

本发明的原理是：根据能量守恒的原理，利用测热法实现对航天器热控 涂层光学性能的测量。通过计算带有热控涂层的试件板某一瞬态时刻涂层吸 收的辐射热量，并由热探测器实时探测热控涂层的温度，计算该时刻涂层向 空间辐射的热量以及试件板的内能增加和热损失量，由能量守恒计算得到热 控涂层的太阳吸收率。

本发明的技术解决方案是：在空间环境中表征热控涂层性能变化的参数 主要为两个：吸收率α和表面发射率ε。针对于热控涂层而言，太阳辐射的 能量主要集中在紫外与可见光波段，因此通常利用涂层的太阳吸收率来表 示，太阳吸收率是指此波段范围内的平均吸收率：

αs=∫0.21αλEsun(λ)dλ∫0.21Esun(λ)dλ]]>

涂层的发射率应该为长波红外波段内的平均发射率：