太空环境也称为空间环境，是指影响人类活动的、距地面几十公里高度以上直至太阳的广阔空间内的环境，涵盖的地区包含高层大方、电离层、磁层、行星际空间与太阳活动区。经长期研究发现，对各类航天活动产生影响的主要有以下几种太空自然环境。

太空环境示意图

真空环境

飞行器处于太空高真空环境中，会遭到重压差效应、真空放电效应、真空出气效应、分子污染效应、紫外辐照效应及黏着和冷焊效应等的影响。其中需要重点考虑的是紫外辐照及分子污染效应的影响。

由太阳发出的紫外线有21%能不受妨碍地穿过地球大方层到达地球表面，31%被反射回太空，29%通过散射到达地球，19%作为热量被大方吸收，而在轨飞行器表面会完全暴露在太阳紫外线中。紫外线中的单个光子具备的能量，足以使很多物质的有机化学键断裂，对飞行器产生各种影响，具体包含：使光学玻璃、太阳能电池盖片等改变颜色，影响光谱的透过率；会改变热控涂层的光学性质，使表面渐渐变暗，对太阳辐照的吸收率显著提升，影响飞行器的温度控制；波长小于300纳米的紫外线照射到飞行器金属表面，因为光电效应而产生很多自由电子，使金属表面带电，飞行器的表面电位升高，将干扰飞行器的电磁系统。

飞行器在高真空环境中，当真空度高于10-2Pa时，气领会不断从材料表面释放出来。比如原先在材料表面吸附的气体，在真空状况下从表面脱附；原先溶解于材料内的气体，在真空环境中从材料内向真空边界扩散，最后在界面上释放，脱离材料；渗透气体通过固体材料释放出来。这类从飞行器材料中脱离的物质沉积在飞行器其他部位导致飞行器表面污染。紧急的分子污染会减少察看窗和光学镜头的透明度，改变热控涂层的性能，降低太阳能电池的光吸收率，增加电器元件的接触电阻等。

中性粒子环境

中性粒子环境的影响主如果中性大方环境的阻力效应及原子氧对飞行器产生腐蚀用途。

飞行器的阻力与大方密度成正比，轨道越高，阻力越小。大方阻力与飞行器垂直运动方向的截面成正比。飞行器在大方阻力用途下产生的减速度与飞行水平成正比，截面越大、水平越小的飞行器其寿命越短。飞行器所受的大方阻力与飞行器的运动方向相反，它使飞行器的动能降低，致使运动高度降低。当飞行器进入大方稠密地区时，飞行器所受的阻力进一步增加。因此，高层大方的阻力是飞行器的轨道衰变、姿态调整、寿命损耗的重要原因。

原子氧是低地球轨道（200～700公里高度）上以原子态氧存在的残余气体环境。很多空间飞行试验及地应聘验结果表明：原子氧对飞行器表面的高温氧化、高速撞击会使大多数有机材料产生紧急剥蚀，致使水平损失、厚度损失，使光学、热学、电学及机械参数退化，导致结构性材料强度降低、功能性材料性能变坏。原子氧氧化剥蚀过程还会导致飞行器敏锐表面的污染，致使飞行器性能降低、寿命缩短，系统设计目的失败等。

等离子体环境

空间等离子体由太阳风等离子体、磁层等离子体及电离层等离子体3部分组成。他们是太阳电磁辐照、粒子辐照与地球磁场、地球热层残余大方相互用途的结果。距离地球表面60公里以上的空间充满了等离子体。

太阳风影响地球磁场示意图

空间等离子体环境对飞行器的影响主要包含：形成静电场，污染环境，影响探测结果；产生放电脉冲，导致信号失真，影响材料性能和太阳电池光电转化效率等；影响飞行器姿态；高压太阳电池阵产生弧光放电、电流泄露。

辐射环境

空间辐射环境主要来源包含地球辐射带、银河系宇宙射线及太阳质子事件，主要成分为电子、质子及重离子，主要能量为1～40兆电子伏特。空间辐射环境中的高能粒子可产生多种辐射环境效应，主要为总剂量效应及单粒子效应，对飞行器导致各种损伤。

地球辐射带

辐射效应会使电子设施的性能发生退化。比如场效应管器件发生辐射效应会导致跨导减少、伏安特质曲线畸变、阈值电压漂移、噪声增加、阻抗变化等；双极晶体管器件发生辐射效应会导致晶体管器件增益降低，漏电流增加等。

辐射环境效应会对二极管、太阳电池和光电器件导致损伤。辐射效应导致二极管反向漏电流增加，正向电阻变大。辐射效应还会使太阳电池光电转化效率减少，输出电压减少。辐射效应还会导致光电器件增益降低，光电实际转化的比例减少、噪声增加。

辐射环境效应付聚合物产生影响。聚合物材料暴露于辐射环境时，其共价键被激起或被电离，产生不可逆化学反应。化学键被打断后，反应物又形成新的化合物，这个过程即辐射降解。辐射降解后的材料其物理性能和化学性能都发生退化，影响飞行器的性能和寿命。

辐射环境效应还会对生物体导致损伤，生命体遭到辐射用途后，会出现功能降低的现象。特别是在行星际空间长期实行飞行任务时，会遭受更大剂量的辐射。

微流星体环境

微流星体很小，它们源于岩石或更大块碎片的碎裂物，典型成分是金属，一般产生于太阳系形成之际。在太空中，尤其是在地球的附近，常见存在着微流星体，这类微粒对太空风化过程起到了主要用途。但他们撞击月球或者没大方层的天体（水星或小行星等）的表面时，会导致这类天体表面的溶解与蒸发，致使模糊、变暗等光学变化。

岩石或更大块碎片的碎裂物——微流星体

微流星体对太空探测有着重大威胁。它们相对于地球轨道上的飞行器的速度大约为每秒数公里，抵抗微流星体的撞击是设计航天器所面临的要紧难点。微流星体虽然体积非常小，但数目多时仍会对航天器外壳导致类似喷砂的成效，长期暴露会风险到各系统的性能。对于长期停留在地球轨道上的人造卫星等物体，这种极高速撞击导致的风险更高。

太阳爆发下的太空灾害

当爆发剧烈太阳活动时，电磁辐射、高能带电粒子流和等离子体云3种物质和能量形式将先后引发地球空间环境扰动，形成一系列“次生灾害”，比如产生高层大方密度增加、电离层忽然骚扰、极盖吸收、地磁暴及电离层暴等自然灾害，这类现象通过各种路径加剧了对飞行器的影响。

协同环境效应

飞行器在太空环境中经遭到的不是单一的某种环境，而是多种环境的综合用途，各种环境原因一同用途时，如太阳紫外线、等离子体、辐射带、银河宇宙线、太阳宇宙线等相互活动，会加剧对飞行器产生的影响。

综上所述，太空自然环境极为复杂，对人类平时工作、生活产生直接或间接的影响，对人类太空活动带来密切而直接的影响。系统研究太空自然环境及灾害形式，对于保障太空活动的正常拓展具备重大意义。

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