超高速碰撞研究在航天领域的应用现状与展望

龚自正，高珂佳，宋光明，李 明，武 强，曹 燕，张品亮

(1.北京卫星环境工程研究所，北京100094；2.可靠性与环境工程国防科技重点实验室，北京100094；3. 北京强度环境研究所，北京100076；4.中国空间技术研究院，北京100094)

1 超高速碰撞研究

超高速碰撞(hypervelocity impact)是指碰撞所产生的冲击压强远大于材料屈服强度, 即p/Y>10的一类撞击现象[1-2]。弹-靶材料不同，发生超高速碰撞的速度有所不同。大多数金属材料的屈服强度Y在1 GPa左右，碰撞速度大于3 km·s-1即为超高速碰撞。超高速碰撞研究的兴起与发展是和武器物理、航天工程以及地球及行星物理等领域的需求与研究紧密相关的。半个世纪以来，由于美国和苏联/俄罗斯在航天等方面的竞争，超高速碰撞研究经历了从兴起、衰落到复兴的发展历程。从20世纪50年代中期到20世纪60年代末，出于宇航安全和反导等目的，美国大力开展超高速碰撞问题研究，每两年召开1次高速碰撞现象会议(Hypervelocity Impact Symposium)，迄今已举行了14届。但是，从20世纪70年代初到20世纪80年代初，这一研究则处于相对衰落的时期，直到1983年时任美国总统里根提出战略防御倡议(SDI)计划后，高速碰撞现象的研究又再度兴起，并一直延续至今。从20世纪90年代以来，随着空间碎片环境的恶化，航天器空间碎片防护日益重要，超高速碰撞研究迎来了一个研究高潮。

半个多世纪以来，超高速碰撞不仅在极端条件下的物性与高压状态方程、高温高压高应变率下材料动态响应特性、材料科学、生命起源、行星与地球物理等基础学科……