超高速碰撞是指相對速度在每秒幾千米甚至更高的物體之間的碰撞。外層空間物體的飛行速度極高，超高速碰撞是空間碰撞的主要形式，且普遍存在于人造航天器、宇宙天體、微觀粒子等各類對象之間。本書全面介紹了空間超高速碰撞的主要類型、物理現(xiàn)象、研究方法、作用機(jī)理和典型應(yīng)用，具體內(nèi)容包括空間超高速碰撞概述、航天器外部結(jié)構(gòu)碰撞損傷、航天器碰撞解體、宇宙天體超高速碰撞、高能粒子束沖擊、強(qiáng)激光束輻照沖擊等。
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目錄
前言
第1章緒論 1
1.1空間碰撞研究的重要前提—極高速度 1
1.2空間碰撞研究的主要問題 3
1.2.1航天器類超高速碰撞 4
1.2.2宇宙天體超高速碰撞 4
1.2.3微觀粒子超高速碰撞 5
1.3空間碰撞研究的物理學(xué)原理 6
1.3.1經(jīng)典力學(xué) 7
1.3.2相對論 11
1.3.3量子力學(xué) 13
1.4空間碰撞研究的基本方法 15
第2章航天器外部結(jié)構(gòu)碰撞受損 16
2.1主要現(xiàn)象 17
2.1.1薄板擊穿并生成碎片云 17
2.1.2厚板撞擊成坑 17
2.1.3中厚板鼓包層裂 19
2.1.4撞擊誘發(fā)放電和閃光 21
2.1.5材料性能衰減 23
2.2地面模擬試驗(yàn) 23
2.2.1超高速彈丸發(fā)射技術(shù) 23
2.2.2彈丸速度測量技術(shù) 33
2.2.3撞擊過程監(jiān)測技術(shù) 36
2.3作用機(jī)理與建模 41
2.3.1基本理論 42
2.3.2彈道極限方程 44
2.3.3薄板撞擊孔徑模型 46
2.3.4碎片云模型 48
2.3.5累枳撞擊損傷評價(jià)模型 60
2.4典型應(yīng)用 61
2.4.1空間碎片防護(hù) 61
2.4.2空間碰撞在軌感知 67
第3章航天器碰撞解體 69
3.1主要現(xiàn)象 69
3.2試驗(yàn)研究 70
3.2.1地面試驗(yàn) 70
3.2.2在軌試驗(yàn) 77
3.3作用機(jī)理與建模 78
3.3.1 Battelle模型 78
3.3.2 NASA模型 81
3.3.3CARDC-SBM模型 84
3.4典型應(yīng)用 86
3.4.1空間環(huán)境建模與分析 86
3.4.2空間碰撞事件分析 88
第4章宇宙天體超高速碰撞 94
4.1月球表面撞擊坑 94
4.1.1撞擊坑的分類 94
4.1.2撞擊坑的模型 96
4.2彗木大碰撞 99
4.3撞擊地球 102
4.3.1數(shù)量眾多的撞擊坑 102
4.3.2大氣層內(nèi)爆炸 103
4.3.3地質(zhì)變化 103
4.3.4恐龍滅絕 104
4.3.5月球的起源 104
4.3.6近地小行星碰撞防御 106
4.4“深度撞擊”試驗(yàn) 109
4.5星系大碰撞 110
4.5.1主要現(xiàn)彖 110
4.5.2作用機(jī)理 112
4.5.3碰撞結(jié)果 115
4.5.4星系不斷碰撞合并的未來宇宙 116
第5章高能粒子束強(qiáng)沖擊 117
5.1主要現(xiàn)象 117
5.2作用機(jī)理與建模 119
5.2.1粒子束的基本原理 119
5.2.2中性粒子束在真空中的傳播 127
5.2.3帶電粒子束在真空巾的傳播 128
5.2.4中性粒子束在大氣巾的傳播 131
5.2.5帶電粒子束在大氣巾的傳播 133
5.2.6粒子束與目標(biāo)相互作用 153
5.3典型應(yīng)用 158
5.3.1粒子束武器 158
5.3.2離子束推移清除空間碎片 160
第6章強(qiáng)激光束輻照沖擊 162
6.1主要現(xiàn)象 162
6.2實(shí)驗(yàn)研究 163
6.2.1激光輻照鋁靶 163
6.2.2激光輻照石英 164
6.2.3激光輻照太陽能電池 168
6.3作用機(jī)理與建模 171
6.3.1熱傳導(dǎo)理論 171
6.3.2熱效應(yīng)機(jī)理與建模 173
6.3.3力學(xué)效應(yīng)機(jī)理與建模 177
6.3.4等離子體效應(yīng)機(jī)理與建模 181
6.4典型應(yīng)用 186
6.4.1激光清除空間碎片 186
6.4.2激光推進(jìn) 195
參考文獻(xiàn) 198
后記 205
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