空间环境 宇航用电子元器件单粒子烧毁试验方法 编制说明.docx

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《空间环境宇航电子元器件单粒子烧毁试验方法》

编制说明

1工作简况

1.1任务来源

本文件是国家标准委发[2024]32号下达的国家标准计划项目之一，由全国宇航技术

及其应用标准化技术委员会（SAC/TC425）提出并归口，空间环境分技术委员会（SAC/TC425/SC1）执行，北京卫星环境工程研究所牵头起草。

计划号T-491。

计划周期：2025年5月～2026年11月。

计划采标程度：无。

1.2制定背景

1.2.1空间单粒子效应是导致航天器在轨风险故障的主要来源

国内外不同的统计数据均从一定程度上表明，空间环境是导致航天器在轨风险故障的主要来源之一。

美国空间探索技术公司SpaceX于2022年2月3日发射了49颗星链（Starlink）计划的卫星，受地磁暴事件等因素影响，38颗卫星无法到达预定工作轨道，将再入或已经再入大气层。2022年8月19日，强烈的太阳风暴使国际通信卫星组织的Galaxy15号卫星失去控制，该星之前曾于2010年4月5日因空间环境影响失去联系八个多月。对我国早期6颗地球静止轨道卫星的故障原因进行统计分析发现，由空间环境引起的故障占总故障的比例达到40%，如图1所示。

我国地球静止轨道卫星在轨故障统计

16%

16%27%

17%

40%

设计及工艺原因空间环境

元器件质量其它未确定原因

图2我国早期6颗地球静止轨道卫星在轨故障数据统计

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1996年、1999年、2009年美国NASA和美国AEROSPACE公司三次对航天器在轨空间环境诱发异常进行了统计分析，见图2。

空间环境导致的航天器在轨异常统计

卫星异常比例60%

卫星异常比例

50%

40%

30%

20%

10%

0%

AEROSPACE/299

AEROSPACE/299

年例1996年MSFC/114例

年例

2009年AEROSPACE/476例

单粒子效应充放电效应总剂量、位移损伤效应原子氧腐蚀、碎片撞击等

图3由空间环境引起的卫星异常原因统计

从图中可以看出：在1996年的美国NASA发表的研究报告分析了从1974年至1994年的114起空间环境诱发的航天器异常事例，其中单粒子效应导致的异常比例接近40%。

在单粒子效应中，单粒子烧毁将导致航天器电子系统产生不可恢复的毁伤，将导致功能彻底失效。

文献《航天器关键部件故障诊断研究》对1993～2014年国外公开的近6000次在轨航天器故障进行分析统计，航天器上电气分系统故障占总故障数的30.75%，居故障类型首位。其中，电气分系统中的电力电子器件的单粒子烧毁效应相对严重，如某科学探测卫星电源管理单元器件发生烧毁导致载荷无法完成任务。

因此，防止航天器在轨出现单粒子烧毁是航天器设计和在轨保障的重中之重。

1.2.2用户、总体以及研制单位等不同团队主体对单粒子烧毁试验方法标准的迫切需求

目前，国内尚没有关于单粒子烧毁试验方法的统一标准规范。各类项目或型号的用户、总体单位以及分系统研制单位，在空间环境防护设计过程中，大多是根据自己的理解来开展工作，缺三统一的参考标准规范来进行约束。同时，航天器总体部门、元器件提供部门、单机研制部门、航天器在轨运行管理部门都需要对单粒子烧毁的相关数据作为设计和在轨管理的依据，亟需单粒子烧毁试验方法的标准规范。

1.2.3多年的航天工程任务实践为本标准的制定奠定了深厚的基础

目前，国内以中国科学院国家空间科学中心、中国空间技术研究院物资部、西安交

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通大学、西北核技术研究院等单位开展了大量的单粒子烧毁试验方法研究工作，先后应用于通信系列、导航系列、遥感系列、深空探测系列工程任务中，所有这些工作均为本标准的制定奠定了良好的基础。

1.3起草过程

1）成立标准起草组

标准计划下达后，全国宇航标委会空间环境分技术委员会成立标准起草组，由牵头中国科学院国家空间科学中心负责，标准编写过程中按需补充有关单位和人员。组成及任务分工如下。

起草单位主要包括：中国科学院国家空间科学中心、北京卫星环境工程研究所、中国空间技术研究院、工业和信息化部电子第五研究所。

起草人员主要包括：。

任务分工为：前十名人员负责标准内容大纲制定、资料收集分析、技术参数的确定以及标准条款的编写等工作。后面所有人主要负责意见收集整理、标准化格式、国内外相关技术与标准资料翻译研究以及企业生产实践等工作。

2）20起草阶段

2025年6月，起草组在充分调研国内外技术和标准现状基础上，按照《GB/T1.1-

2020标准化工作导则第1部