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原子氧

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原子氧是指低地球軌道(通常認為200km700km高度)上以原子態氧存在的殘餘氣體環境。在這個軌道高度上，氣體總壓力為10-5~10-7 Pa，環境組分有N2、O2、Ar、He、H及O等，相應的粒子密度約為106~109cm-3。 原子氧在殘餘大體中占主要成分。原子氧是太陽光中紫外光線與氧分子相互作用並使其分解而形成的。原子氧與航天器發生相互作用可以引起航天器結構材料的剝蝕老化，損害航天器熱控 塗層嚴重危害航天器的可靠運行。

簡介

原子氧是指低地球軌道(通常認為200km700km高度)上以原子態氧存在的殘餘氣體環境。在這個軌道高度上，氣體總壓力為10-5~10-7 Pa，環境組分有N2、O2、Ar、He、H及O等，相應的粒子密度約為106~109cm-3。 原子氧在殘餘大體中占主要成分。

原子氧是太陽光中紫外光線與氧分子相互作用並使其分解而形成的。原子氧與航天器發生相互作用可以引起航天器結構材料的剝蝕老化，損害航天器熱控塗層嚴重危害航天器的可靠運行。

載人航天器的運行軌道處於低地球軌道(Low Earth Orbit,LEO,200-600km)。這一區域氣體壓力為10-10大氣壓，組成主要有N2、O2、Ar、He、H2及高活性的原子氧(Atomic Oxygen,AO)等，其中AO約為80%。作為LEO環境中含量最高的粒子，原子氧是氧分子在太陽輻射的光致分解作用下形成的。

由於兩個游離態的原子氧再複合形成一個氧分子，需要有第三種粒子的參與，以帶走複合時釋放的能量，而在LEO環境中，總壓很低，處於高真空狀態，原子氧與第三種粒子發生碰撞的幾率很小，原子氧複合的概率就很小，因此LEO環境中原子氧的濃度比較高。此外，原子氧的濃度還會受到太陽活動周期、地球磁場強度、軌道高度、季節和晝夜等因素的影響。

當航天器在LEO中高速運行時，強氧化性、大通量、高能量的AO與航天器表面作用，會造成表面材料的剝蝕和性能的退化，從而影響到航天器的正常運行和使用壽命。NASA等的飛行實驗、長期暴露實驗和有限期選擇性暴露實驗進一步證實了AO是導致材料發生性能變化的主要原因。

參考來源