[科普中国]-空间冷黑环境

在航天器表面、若不计太阳和附近行星对它的辐射，从别的星球、银河系和宇宙射线辐射来的总能是约为10W/m，相当于一个温度为3—4K黑体所发射出的能量，被称为空间的“冷”。由于航天器的尺寸相对于它到行星和其它星球的距离非常小，在外层空间真空环境下，空间几乎吸收了从航天器表面发射的所有热辐射与气体分子，没有二次反射，就像一个理想的黑体，被称为空间的“黑”。空间的这一环境称为冷黑环境1。

定义在航天器表面、若不计太阳和附近行星对它的辐射，从别的星球、银河系和宇宙射线辐射来的总能是约为10W/m，相当于一个温度为3—4K黑体所发射出的能量，被称为空间的“冷”。

由于航天器的尺寸相对于它到行星和其它星球的距离非常小，在外层空间真空环境下，空间几乎吸收了从航天器表面发射的所有热辐射与气体分子，没有二次反射，就像一个理想的黑体，被称为空间的“黑”。空间的这一环境称为冷黑环境1。

影响因素空间环境是空间飞行的基本环境条件，对航天器的运动和各系统的工作有显著影响。 包括地球高层大气、电离层和磁层中的各种环境条件。地球空间也存在着太阳电磁辐射，太阳宇宙线、银河宇宙线和微流星体等。

高层大气大气的密度和压强随高度的增加按指数规律迅速下降。大气的密度和压强除了随高度有显著的变化外，还与大气的温度有密切的关系，而温度又随季节、地方时差和太阳活动的程度等因素变化，致使高层大气呈现极为复杂和多变的结构2。

电离层大约从距地面60公里处开始，太阳的电磁辐射和粒子辐射使大气的中性成分部分或全部电离，成为电子和正离子，构成电离层。电离层的电子浓度随高度而变化,还常出现几个极值区，称为"层"，有D层、E 层和F(F1+F2)层。电离层的电子浓度还随昼夜、季节、纬度和太阳的活动而变化。

磁层地球磁场近似于偶极子磁场，太阳风将地磁场屏蔽在地球周围的一定空间范围内，形成地球磁层。它从距地表面 600~1000公里处开始向远处空间延伸，其外边界称为磁层顶，朝向太阳，磁层顶离地面的距离为地球半径的 8~11倍。磁层的形状在向太阳的一面很像一个略被压扁的半圆球，背向太阳的一面有一个很长的近似于圆柱形的尾部，称为磁尾。太阳风的扰动往往会引起地球磁层的剧烈变化，有时还会发生磁层暴和磁层亚暴。在磁层亚暴时，磁尾的等离子体片中会出现3~200千电子伏的高能等离子体，向地球注入时可以达到地球静止卫星的轨道高度。磁层中还存在着高能带电粒子，其相对密度较大的聚集区域称为地球辐射带，又称范爱伦辐射带。地球辐射带分为内辐射带和外辐射带，内辐射带主要由能量为几到几十兆电子伏的高能质子组成，外辐射带主要由能量为几十到几百千电子伏的高能电子组成。辐射带高能粒子的通量较大，是引起航天器的一些材料、器件和人体辐射损伤的主要原因3。

本词条内容贡献者为:

任毅如 - 副教授 - 湖南大学