ESA∕ESTEC的空间环境试验能力研究

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1、第27卷第5期航天器环境工程20l0年1O月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING543ESA／ESTEC的空间环境试验能力研究冯伟泉(北京卫星环境工程研究所，北京100094)摘要：这里的空间环境主要指电子，质子，离子、太阳紫外，原子氧、碎片、极端温度、污染等环境，这些环境在航天器中产生总剂量效应、单粒子效应、充放电效应等各种有害效应，甚至会引发航天器故障与异常．鉴于空间环境不利影响的严重性和复杂-l生，欧洲空间局(ESA)在欧洲空间技术研究中心(ESTEC)的产品保证与安全部门建立了空间环境

2、试验室，目的为ESA航天器的空问环境防护提供先进的试验验证手段。文章介绍ESA／ESTEC的空间环境地面试验能力，包括空间环境模拟设备，测试仪器及其试验相关的标准；介绍ESTEC航天器研制组织体系及其空间环境试验室所在的产品保证与安全部门的职能和作用，分析研究了这些部门及空间环境试验室对ESA航天器质量、可靠性、安全性的基础保证作用；最后就完善我国空间环境试验能力提出建议。关键词：空间环境；航天器故障与异常；地面试验验证；质量与可靠性；技术成熟度；产品保证与安全中图分类号：G311：V416．5文献标识码：E文章编号：1

3、673-1379(2010)05-0543-09DoI：10．3969／j．issn．1673-1379．2010．05．0010引言欧洲空间技术研究中心(ESTEC)是ESA最大的技术研究中心【l】，地处荷兰诺德韦基市。除了运载，ESA几乎所有航天项目都在ESTEC筹划完成，有科学试验、载人航天、通信、导航和对地观测等各种航天器。ESA航天项目从开始到结束常常需要5～10年时间，每个项目都是从科学研究或应用的“创想”出发，然后与工业部门一起逐步实现“创想”。ESTEC另一重要使命是研究掌握先进的空间技术，“吃透”航天器

4、研制中的各类关键技术。ESTEC经过30年研究积累储备了各种航天器的专门技术，为ESA航天器的先进性和安全性打下结实基础。ESTEC在ESA航天器的质量、可靠性、安全性方面发挥着指导作用与把关作用，确保ESA航天技术的领先地位。航天器一旦进入太空几乎不能维修，因此航天器所采用的技术及其各种产品必须在地面做充分的试验验证。空间环境试验是最主要的验证内容。这里空间环境主要指真空、电子、质子、离子、太阳紫外、原子氧、碎片、极端温度、污染等环境，这些环境产生总剂量效应、单粒子效应、充放电效应等，甚至引发航天器故障与异常。鉴于空间

5、环境不利影响的严重性和复杂性，ESA在ESTEC的产品保证与安全部门建立了空间环境试验室，目的为ESA航天器的空间环境防护提供先进的试验验证手段。目前我国航天器进入应用阶段，高可靠、长寿命是航天器长期在轨稳定运行的基本要求，先进试验手段在航天器可靠性、安全性方面可以发挥不可替代作用。本文介绍了ESTEC的空间环境地面试验能力，包括空间环境模拟设备、测试仪器及其试验相关的标准，介绍了ESTEC航天器研制组织体系及其空间环境试验室所在的产品保证与安全部门的职能和作用，分析研究了这些部门及空间环境试验室对ESA航天器质量、可靠

6、性、安全性的基础保证作用，最后本文就完善我国空间环境试验能力的建议进行讨论。ESTEC有一个大型试验中心，主要进行真空热试验、力学试验和电磁兼容试验，这已经为大家所熟悉，不在本文介绍，详见参考文献【2J。1ESTEC航天器研制组织体系⋯1．1概述ESTEC负责航天器研制的组织体系有4大部收稿日期：2010．05．20；修回日期：2010．09．17作者简介：冯伟泉(1956一)，男，研究员，长期从事各种空间环境效应的试验评价研究．E-mail：wei印l鲫缅脚h00．conl．ell。航天器环境工程第27卷门：1)电气工

7、程部(ElectricalEngineeringDept．)；2)机械工程部(MechanicalEngineeringDept．)；3)产品保证与安全部(ProductAssuranceandSafetyDept．)；4)系统工程部(SystemEngineeringDept．)。它们与在轨管理、资源与型号项目办组成了矩阵结构，见图l。图lESTEC航大器研制和运行组织体系Fig．1OrganizationsystemforESTEC7Sdevelopmentandoperation从航天任务分析出发制定技术方案，与工

8、业部门一起把航天器研制任务分解为可操作的子项，对制造全过程实施跟踪监造，参与产品性能评价与认定，帮助进行各种异常和故障分析，确保最终航天器的成功。有两个机制确保了航天器研制向正确的方向进行：1)ESTEC派出独立工程专家对型号“里程碑”(节点)进行系统核查，发现问题及时报告；2)产品保证和安全经理严格跟踪航天器的研制