近地空間

來自 搜狐網 的圖片

近地空間是一個科技名詞。

漢字(拼音:hàn zì，注音符號:ㄏㄢˋ ㄗˋ)，又稱中文、中國字、方塊字，是漢語的記錄符號，屬於表意文字的詞素音節文字。世界上最古老的文字之一，已有六千多年的歷史。在形體上逐漸由圖形變為筆畫，象形變為象徵，複雜變為簡單;在造字原則上從表形、表意到形聲。除極個別漢字外(如瓩、兛、兣、呎、嗧等)，都是一個漢字一個音節。 需要注意的是，日本、韓國、朝鮮、越南等國在歷史上都深受漢文化的影響，甚至其語文都存在借用漢語言文字的現象。

目錄

名詞解釋

近地空間是指從地心起 1.015～6.6 個地球半徑範圍內的空間區域即從地球海平面起約100~36000km(約為10個地球半徑)的球殼狀區域。航天器在此區間飛行時所處的環境稱為近地空間飛行環境，分航天器本體環境和航天器近地空間環境。

環境組成

近地空間環境主要包括中高層大氣（平流層、中間層、和低熱層）、電離層磁層

1.中高層大氣主要由中性氣體組成

2.電離層則是部份電離的等離子體

3.磁層空間則充斥着稀薄的等離子體

不同的圈層中發生的物理過程有着不同的特點，如中高層大氣中，大氣重力波的耗散或破碎過程及其對背景大氣的作用程度，重力波、潮汐波、和行星尺度波的相互作用對於中高層大氣動量和能量的影響。地球磁層中磁場重聯以及波和粒子的相互作用過程；各圈層間的動力耦合過程及其效應等。對有關的物理問題的研究不僅有着重要的物理意義，同時對開展積極而安全、可靠和高效的航空航天活動也起着重要的指導作用。

影響因素

環境要素

近地空間環境由多種環境要素組成，其中對航天活動存在較大影響的環境要素主要包括：

太陽電磁輻射、

地球中性大氣、

地球電離層、

地球磁場、

空間帶電粒子輻射、

空間碎片、

微流星等。

攝動環境

攝動環境是影響航天器飛行軌道和姿態的最主要因素，就近地空間而言主要包括高層大氣、太陽光壓、第三體攝動和地球非球形攝動。

環境範圍

近地空間內的大氣環境和真空環境是對立統一的，只是研究的側重點不同。空間大氣的研究是建立在大氣成分、溫度、壓力及密度等參數基礎上的，隨着高度的增加，這幾個參數都發生很大變化。當某一範圍內氣體壓強（或密度）小於某一特定數值時就產生了所謂的「真空」。航天器運行的軌道越高，其真空度也越高。因此可以將空間大氣環境理解為真空環境中的殘存氣體。

太陽光壓

光子具有能量和動量。根據動量定理，太陽射線輻照在航天器表面時，對航天器產生作力，這就是太陽光壓，它能夠嚴重影響航天器的姿態和自旋速率。決定太陽光壓效應的因素有：

a. 航天器結構表面的光學特性；

b. 航天器相對於太陽的位置（地球公轉位置）；

c. 太陽輻照壓力中心相對於航天器質心的位置和航天器受照面積；

d. 太陽光子流強度、頻譜及方向。

第三體引力攝動

所有物體之間都存在萬有引力，故航天器運行過程中必然也受到第三體引力的影響。近地空間內可對航天器構成影響的第三體只有太陽和月球。航天器背對太陽時冷黑環境占主導地位，可忽略月球反照對航天器溫度的影響。

非球形攝動

地球形狀並不規則：赤道半徑約6378.137 km，極半徑約 6356.752 km；南北半球也不對稱，北極略突出，南極略扁平。這種不規則性導致了地球質量不均勻，進而影響重力加速度。加速度的不規則將對航天器軌道產生攝動作用，其中地球扁率是主要攝動項。

非震電磁擾動

地震衛星星軌道區域存在着來自空間的多種非震電磁場擾動,其特性和來源也較為複雜，他們不僅與太陽活動和行星際擾動有關,而且與地球空間的磁暴,亞暴和粒子暴密切相關，幸運的是這些波動只是在高緯地區比較強烈,在人類活動頻繁的中低緯地區相對較弱。磁場波動主要包括電磁離子迴旋波,哨聲,等離子體層嘶聲,合聲和地面發射VLF波動,閃電,電力系統諧頻輻射。其中電磁離子迴旋波、等離子體層嘶聲和合聲都在平靜時期可以觀測到,但在磁暴、亞暴期間會顯著增強。因此,在分析地震星探測數據時,必須密切注視空間環境方面的變化信息,將空間環境擾動信息與地震上傳的擾動信息區分開來。

成因影響

近地空間某個環境可能是其他幾個環境共同作用的結果，比如地球輻射帶是地球磁場和高能粒子共同作用的結果；同樣，某一種環境可對航天器產生多種效應，比如太陽電磁輻射既可以產生熱輻射效應，也能產生光壓攝動效應。所以近地空間環境對航天器影響是各種環境因素綜合作用的結果。各種環境因素對航天器的作用也有大小主次之分，這取決於航天器的飛行參數：比如 2000 km 以上的大氣對航天器的影響可忽略不計；在飛行高度大於5000 km 時，航天器受日月攝動的影響會大於地球非球形攝動的影響。 近地空間環境條件與人類的生存和發展有着密切的關係。隨着社會的進步和航天事業的發展，研究近地空間環境及其對航天器和航天員的綜合效應顯得十分必要。

使用情況

全球40%的航天飛行器和100%的洲際彈道導彈與潛射彈道導彈主要運行於這一空間。在上世紀末以來的幾場高技術局部戰爭中，近地空間在軍事領域中的地位作用已日益顯現，並成為各主要軍事強國紛紛爭奪的一個「新高地」。

研究方向

（1）中高層大氣中大氣重力波的耗散或破碎過程

（2）地球磁層中的磁場重聯過程及其效應

（3）地球磁層中的波和粒子間的相互作用及其帶電粒子加速

（4）近地空間環境中各圈層間的動力學耦合。

分類

近地空間飛行環境分為航天器本體環境和航天器近地空間環境。

航天器本體環境

是指航天器本體某些系統處於工作時或在外層空間各因素作用下產生的環境，主要包括推力器環境、電磁環境、振動衝擊環境、材料逸出物引起的分子污染等。

航天器近地空間環境

是指宇宙空間存在的且在近地空間範圍內產生時空分布特性的物質、輻射和力場等環境，就其形成而言，主要是由太陽、地球、其他宇宙天體等在近地空間區域內綜合作用的結果，很難截然劃分。本文對近地空間環境及其對航天器可能產生的效應作綜合分析。