[发明专利]基于空间环境效应试验的热物性能原位测控装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于空间环境效应试验的热物性能测控装置和方法，用以解决现有技术中地面空间环境效应试验中的回复效应及试验结果不准确的问题。所述热物性能测控装置包括：依次位于低温控制模块之上的高温控制模块、样品台，样品台包括辐照区和非辐照区，参数测试装置至少为两组，均匀设置于样品台的辐照区，用于控制空间环境效应试验过程中的试验参数；支架一端设置积分球，通过三轴驱动机构驱动支架带动积分球在样品台上方的三维空间内移动，完成对样品的热物性能测试。本发明将热物性能原位测试与试验过程参数监测控制装置进行集成化，实现试验参数和性能的原位测试，提高热物性能测试的准确性和精度，保证了试验结果的可靠性和有效性。

技术领域

本发明属于空间环境效应试验监控领域，具体涉及一种基于空间环境效应试验的热物性能原位测控装置及方法。

背景技术

热控分系统是航天器的重要组成部分，它是利用热控材料改变物体的表面热物理性质，以便在辐射热交换中有效地控制物体的温度，使航天器在内外的热交换过程中，内部仪器、设备的工作时温度不超过或低于允许范围，以保证人造天体内部的正常工作环境。其原理是调节物体表面的太阳吸收率αs和红外发射率εh来控制物体的热平衡。

由于航天器特殊的工作环境具有空间环境效应，航天器外表面的热控材料要经受住真空紫外、原子氧侵蚀、冷热交变、电子、质子辐射等空间环境因素的考验。热控材料长期暴露在航天器表面，热物性能将随着时间发生变化，造成航天器温度偏离设计值，轻则造成一些部件工作不正常，重则会导致飞行任务早期失败。因此，为保证航天器在轨道上正常工作，需要对热控材料的热物性能开展空间环境效应试验，在地面上进行模拟试验研究。

在热控材料热物性能的空间环境效应试验中，由于热控材料的热物性受空间环境的作用和温度的影响，需要对热物性能进行实时监测。同时，航天器材料或器件的性能在从真空下恢复到大气状态下之后，其性能退化出现一定程度的回复，称为回复效应，为了避免地面实验中的回复效应，需要在真空环境下进行性能测试，又称为原位测试。

现有技术中，由于热发射率通常在空间环境下相对较稳定，热控材料热物性能的空间环境效应试验一般对太阳吸收率进行测试。太阳吸收率的测试方法有多种，包括光谱法、积分法、量热法等。其中，光谱法测量光谱反射率，优点是测量精确，但缺点是要求的测量设备具有较宽的光谱反射率测试能力；积分法是一种相对测量方法，主要是利用积分球的光强变化来反演太阳吸收率的变化，优点是可以做成小型化，缺点是精度稍低；量热计法是通过在真空环境下有无太阳辐照对比下的温度变化来反演材料的太阳吸收率的变化，相对比较复杂，一般很少采用。同时，试验中对样品台进行一次标定后很长时间内不再对这些参数性能进行标定，而且监控过程中也只是通过一个监控探头在固定位置上进行监控，无法保证试验结果的可靠性和有效性。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种基于空间环境效应试验的热物性能原位测控装置及方法，通过试验过程参数监测控制的集成化装置，实现带电粒子(电子、质子等)的通量和注量及其均匀性、紫外辐照强度和曝辐量及其均匀性、温度及其均匀性、热物性能等试验参数和性能的原位测试，保证试验结果的可靠性和有效性。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于空间环境效应试验的热物性能测控装置，所述热物性能测控装置包括：低温控制模块、高温控制模块、样品台、支架、X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、包括积分球的热物性能测试模块、由粒子测试装置、温度测试装置及紫外辐照度测试装置组成的参数测试装置；其中，

所述低温控制模块位于底层，高温控制模块位于所述低温控制模块之上；

所述样品台设置于所述高温控制模块之上，包括辐照区和非辐照区；