近地空间

来自 搜狐网 的图片

近地空间是一个科技名词。

汉字(拼音:hàn zì，注音符号:ㄏㄢˋ ㄗˋ)，又称中文、中国字、方块字，是汉语的记录符号，属于表意文字的词素音节文字。世界上最古老的文字之一，已有六千多年的历史。在形体上逐渐由图形变为笔画，象形变为象征，复杂变为简单;在造字原则上从表形、表意到形声。除极个别汉字外(如瓩、兛、兣、呎、嗧等)，都是一个汉字一个音节。 需要注意的是，日本、韩国、朝鲜、越南等国在历史上都深受汉文化的影响，甚至其语文都存在借用汉语言文字的现象。

目录

名词解释

近地空间是指从地心起 1.015～6.6 个地球半径范围内的空间区域即从地球海平面起约100~36000km(约为10个地球半径)的球壳状区域。航天器在此区间飞行时所处的环境称为近地空间飞行环境，分航天器本体环境和航天器近地空间环境。

环境组成

近地空间环境主要包括中高层大气（平流层、中间层、和低热层）、电离层磁层

1.中高层大气主要由中性气体组成

2.电离层则是部份电离的等离子体

3.磁层空间则充斥着稀薄的等离子体

不同的圈层中发生的物理过程有着不同的特点，如中高层大气中，大气重力波的耗散或破碎过程及其对背景大气的作用程度，重力波、潮汐波、和行星尺度波的相互作用对于中高层大气动量和能量的影响。地球磁层中磁场重联以及波和粒子的相互作用过程；各圈层间的动力耦合过程及其效应等。对有关的物理问题的研究不仅有着重要的物理意义，同时对开展积极而安全、可靠和高效的航空航天活动也起着重要的指导作用。

影响因素

环境要素

近地空间环境由多种环境要素组成，其中对航天活动存在较大影响的环境要素主要包括：

太阳电磁辐射、

地球中性大气、

地球电离层、

地球磁场、

空间带电粒子辐射、

空间碎片、

微流星等。

摄动环境

摄动环境是影响航天器飞行轨道和姿态的最主要因素，就近地空间而言主要包括高层大气、太阳光压、第三体摄动和地球非球形摄动。

环境范围

近地空间内的大气环境和真空环境是对立统一的，只是研究的侧重点不同。空间大气的研究是建立在大气成分、温度、压力及密度等参数基础上的，随着高度的增加，这几个参数都发生很大变化。当某一范围内气体压强（或密度）小于某一特定数值时就产生了所谓的“真空”。航天器运行的轨道越高，其真空度也越高。因此可以将空间大气环境理解为真空环境中的残存气体。

太阳光压

光子具有能量和动量。根据动量定理，太阳射线辐照在航天器表面时，对航天器产生作力，这就是太阳光压，它能够严重影响航天器的姿态和自旋速率。决定太阳光压效应的因素有：

a. 航天器结构表面的光学特性；

b. 航天器相对于太阳的位置（地球公转位置）；

c. 太阳辐照压力中心相对于航天器质心的位置和航天器受照面积；

d. 太阳光子流强度、频谱及方向。

第三体引力摄动

所有物体之间都存在万有引力，故航天器运行过程中必然也受到第三体引力的影响。近地空间内可对航天器构成影响的第三体只有太阳和月球。航天器背对太阳时冷黑环境占主导地位，可忽略月球反照对航天器温度的影响。

非球形摄动

地球形状并不规则：赤道半径约6378.137 km，极半径约 6356.752 km；南北半球也不对称，北极略突出，南极略扁平。这种不规则性导致了地球质量不均匀，进而影响重力加速度。加速度的不规则将对航天器轨道产生摄动作用，其中地球扁率是主要摄动项。

非震电磁扰动

地震卫星星轨道区域存在着来自空间的多种非震电磁场扰动,其特性和来源也较为复杂，他们不仅与太阳活动和行星际扰动有关,而且与地球空间的磁暴,亚暴和粒子暴密切相关，幸运的是这些波动只是在高纬地区比较强烈,在人类活动频繁的中低纬地区相对较弱。磁场波动主要包括电磁离子回旋波,哨声,等离子体层嘶声,合声和地面发射VLF波动,闪电,电力系统谐频辐射。其中电磁离子回旋波、等离子体层嘶声和合声都在平静时期可以观测到,但在磁暴、亚暴期间会显著增强。因此,在分析地震星探测数据时,必须密切注视空间环境方面的变化信息,将空间环境扰动信息与地震上传的扰动信息区分开来。

成因影响

近地空间某个环境可能是其他几个环境共同作用的结果，比如地球辐射带是地球磁场和高能粒子共同作用的结果；同样，某一种环境可对航天器产生多种效应，比如太阳电磁辐射既可以产生热辐射效应，也能产生光压摄动效应。所以近地空间环境对航天器影响是各种环境因素综合作用的结果。各种环境因素对航天器的作用也有大小主次之分，这取决于航天器的飞行参数：比如 2000 km 以上的大气对航天器的影响可忽略不计；在飞行高度大于5000 km 时，航天器受日月摄动的影响会大于地球非球形摄动的影响。 近地空间环境条件与人类的生存和发展有着密切的关系。随着社会的进步和航天事业的发展，研究近地空间环境及其对航天器和航天员的综合效应显得十分必要。

使用情况

全球40%的航天飞行器和100%的洲际弹道导弹与潜射弹道导弹主要运行于这一空间。在上世纪末以来的几场高技术局部战争中，近地空间在军事领域中的地位作用已日益显现，并成为各主要军事强国纷纷争夺的一个“新高地”。

研究方向

（1）中高层大气中大气重力波的耗散或破碎过程

（2）地球磁层中的磁场重联过程及其效应

（3）地球磁层中的波和粒子间的相互作用及其带电粒子加速

（4）近地空间环境中各圈层间的动力学耦合。

分类

近地空间飞行环境分为航天器本体环境和航天器近地空间环境。

航天器本体环境

是指航天器本体某些系统处于工作时或在外层空间各因素作用下产生的环境，主要包括推力器环境、电磁环境、振动冲击环境、材料逸出物引起的分子污染等。

航天器近地空间环境

是指宇宙空间存在的且在近地空间范围内产生时空分布特性的物质、辐射和力场等环境，就其形成而言，主要是由太阳、地球、其他宇宙天体等在近地空间区域内综合作用的结果，很难截然划分。本文对近地空间环境及其对航天器可能产生的效应作综合分析。