原子氧

原子氧是指低地球轨道（通常认为200km700km高度）上以原子态氧存在的残余气体环境。对航天器破坏力极强。

1、简介

原子氧是指低地球轨道（通常认为200km700km高度）上以原子态氧存在的残余气体环境。在这个轨道高度上，气体总压力为10-5～10-7Pa，环境组分有N2、O2、Ar、He、H及O等，相应的粒子密度约为106～109cm-3。原子氧在残余大体中占主要成分。原子氧是太阳光中紫外光线与氧分子相互作用并使其分解而形成的。原子氧与航天器发生相互作用可以引起航天器结构材料的剥蚀老化，损害航天器热控涂层严重危害航天器的可靠运行。

2、成因

由于在这个高度大气密度过低，不能经过复合作用形成臭氧、双原子氧。因此在180-650km高度范围内原子氧是浓度最大的成分，另外原子氧的浓度也随太阳活动的变化而变化，在太阳周或不同太阳周内变化可达几个量级。LEO轨道原子氧是氧高度活性形式，有足够的能量破坏物质化学键。试验结果计算，在一个太阳活动周内，飞行器迎风表面厚度有可能损失30微米厚涂层，而太阳能电池板表面的涂层也只有100~200微米厚。在航天器速度头方向，原子氧是造成航天器表面被破坏的主要原因。国外飞行试验和地面模拟都表明原子氧的碰撞可以使聚酰亚胺材料质量减少、光学性能变化，机械强度下降。因此聚酰亚胺在长寿命低轨道卫星表面必须使用有效防护措施，比如等离子体聚合硅氧烷涂层，金属和陶瓷材料（银和锇对原子氧敏感银被用作太阳阵上电连接锇用作紫外光学仪器的反射表面所以需要防护）多数对原子氧不敏感，而且可以形成氧化膜保护自己。NASA采用氟化镁作为银的防护涂层，国际空间站用1300A厚的溅射沉积SiOx（这里1.9＜x＜2）作为太阳能电池板的涂层，而试验表明真空沉积铝涂层效果更好。