宇航環境用線纜需滿足尺寸及質量、電氣性能、熱性能、機械性能、化學性能和空間環境等方面的要求。目前，不同的宇航環境主要有壓力艙、低地球軌道（LEO）、同步地球軌道（GEO）、跨大氣層飛行器、月球表面和火星表面環境等。航天器艙內屬于封閉結構，其環境與壓力艙環境一致。
航天器艙內外線纜系統的質量與航天器載荷密切相關。相同性能情況下，線纜質量越輕，航天器能夠承載的載荷就越多，為增加航天器載荷，必須對航天器用線纜的尺寸及質量進行控制；同時在保證性能的前提下質量越輕，發射成本也越低。對于衛星類航天器而言，首要問題是降低航天器自身的質量，質量的減輕不僅可以減少發射費用，更重要的是能節省出更多的空間位置，方便衛星攜帶更多的燃料，提高衛星的有效運行壽命。
目前，較常見的線纜輕量化方法有：①特定場合采用較小截面的高性能銅合金導體代替較大截面的軟銅導體，譬如采用28AWG銅合金導線替代26AWG銅導線，可使線纜質量減輕25%以上；②采用繞包絕緣代替常見的擠包絕緣，降低絕緣層厚度，譬如采用26AWG繞包絕緣導線替代擠包絕緣導線，可使線纜質量減輕20%以上；③采用密度較低的新型擠包絕緣替代繞包絕緣，降低絕緣層密度，譬如采用26AWG擠包絕緣導線替代繞包絕緣導線，可使線纜質量減輕35%以上。
目前，為太空設計的電力系統絕大多數都是低壓直流系統，功率范圍在幾瓦到幾千瓦之間。隨著電力系統運行的日益復雜，線纜系統的故障率也大大提高，當系統電壓水平升高時，出現電暈和電弧軌跡的可能性同步增加。相關試驗表明，線纜系統在直流電壓為28V時可能會產生電弧徑跡，但在直流電壓上升到270V時肯定會產生電弧徑跡。因此，宇航環境用線纜在空間環境中使用時，應考慮線纜的耐壓能力。宇航環境用線纜的電氣性能要求見表1。
表1 宇航環境用線纜的電氣性能要求
由于空間環境中缺乏大氣，線纜系統會產生極端的熱應力。空間環境中沒有大氣吸收熱量，無論太陽是否照射，線纜系統均會出現極端的高溫或低溫，此外，當線纜受到保護而不受極端溫度影響時，例如在載人壓力艙中，富集的氧氣環境將增加線路故障引發火災的可能性。在極端溫度下，航天器艙外線纜的老化速率加快，從而促使線纜絕緣失效。航天器艙外線纜系統會面臨極端的高溫或低溫，熱循環頻率是影響航天器艙外線纜溫度的最大因素。
雖然衛星運行的環境是極端的，但航天器的設計可以減少熱應力對衛星內部線纜系統的影響，即航天器內部線纜由航天器系統保護，使電氣線路免受極端環境影響；在行星表面，線纜系統需經受各種極端溫度，故應選用耐溫性能滿足宇航環境要求的線纜。目前，宇航環境用線纜的耐熱沖擊試驗按照標準GJB 17.14-1984進行，溫度條件為-55~200℃，一共4個周期。為了確保宇航環境用線纜的可靠性，可以增加耐熱沖擊試驗的周期。宇航環境用線纜的熱性能要求見表2。
表2 宇航環境用線纜的熱性能要求
航天器發射過程中的振動和聲壓會造成線纜系統的磨損，宇航環境中的流星體和碎片可能會撞擊和切割線纜系統。航天器發射過程中，聲壓會引起振動，聲壓引起的振動可能大于結構傳遞引起的振動。流星體和碎片撞擊線纜系統將導致其絕緣表面產生破損，由此產生的切口會導致電弧的產生；較大的碎片可能切斷線纜，導致開路。
振動和聲壓及流星體和碎片會影響線纜系統，將增加線纜電弧徑跡發生的可能性。因此，宇航環境用線纜設計時，應采取一些防護措施（如采用屏蔽和固定敷設），并且應選用機械性能滿足宇航環境要求的線纜。目前，宇航環境用線纜的機械性能通過了耐刮磨和耐動態切通試驗驗證，為滿足宇航環境要求，建議線纜試驗時增加宇航振動環境下的導線絕緣電阻。
宇航環境用線纜的機械性能要求見表3，其中壓力艙內線纜系統不考慮流星體和碎片的影響，同時火星表面受到流星體和碎片影響的概率極低，也不考慮。
表3 宇航環境用線纜的機械性能要求
宇航環境用線纜需要暴露在惡劣復雜的化學環境中，這可能引起絕緣性能的退化，從而導致電弧徑跡故障。宇航環境用線纜的化學性能要求見表4。
表4 宇航環境用線纜的化學性能要求
線纜暴露在高濕度環境下易導致絕緣水解，從而降低絕緣強度。空間飛行器的組裝和儲存必須控制環境中的濕度，有效載荷整流罩內的相對濕度必須調節到小于50%。在宇航空間環境中，原子氧會侵蝕線纜絕緣材料，由此產生的質量損失會減小絕緣層的厚度，并可能導致絕緣性能的退化。航天器進入太空后，線纜絕緣材料會排出一些水分或添加劑等產物，由于壓力艙內是封閉的載人環境，必須提前通過試驗確定材料逸氣的毒性。
目前，用于表征宇航環境用線纜的化學性能試驗有真空原子氧輻照試驗、氟化物逸出試驗、熱真空釋氣試驗和浸液試驗等。
宇航環境用線纜處在特有的空間環境中，環境特點包括高強度的太陽輻射、低重力、低壓力，以及帶電等離子體等。
表5 宇航環境用線纜的空間環境性能要求
宇航環境中的輻射由宇宙射線、電磁輻射、范艾倫帶輻射、極光粒子和太陽耀斑粒子組成。可使絕緣老化的電磁輻射是紫外線輻射，它會降低絕緣強度使絕緣脆化，同時引起絕緣的顏色變化。紫外線輻射的暴露劑量通常用等效日照時數（ESH）表示，GEO和月球表面的紫外線每年產生的輻射量為8760ESH。
在太空中，熱源區域的熱空氣團保持停滯狀態，故電弧徑跡發生過程中，電弧產生的熱量無法迅速消散，將加速線纜絕緣的熱分解并產生碳電弧徑跡。在低壓力環境中，低分子量的組分材料、未反應添加劑、污染物、吸附氣體和水分等的逸出和蒸發將使絕緣層質量減輕進而引起絕緣性能變化。此外，低壓力環境還會導致產生電暈的電壓等級降低。在帶電等離子體環境中，航天器表面與環境等離子體之間的電勢會積聚并產生電弧，從而引起航天器系統內部故障。
隨著航天器設計壽命的延長，線纜長時間暴露于空間環境出現的絕緣降解問題，不會只體現在單一試驗中。目前，耐輻照試驗已用來表征宇航環境用線纜的空間環境性能，但建議對線纜的空間環境綜合因素進行考察，以確定線纜對宇航環境的適用性。
皖公網安備 34011102002471號
