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随着人类太空活动的频繁开展，空间环境日趋恶化，空间碎片数量激增，如何防护空间碎片成为各个航天国家不得不考虑的一个问题。Whipple防护结构是最基本的空间碎片防护结构，美国在此基础上开发出来的填充Whipple防护结构的防护性能更加优异，其使用了Nextel和Kevlar高强度纤维材料，考虑到我国无法获得Nextel纤维材料，且玄武岩纤维也具有高强度、高模量的特点，因此研究国产玄武岩纤维材料能否替代Nextel纤维材料用作防护结构的填充材料亟待解决。本文主要运用非火药驱动二级轻气炮发射装置对涂环氧树脂胶玄武岩纤维布和凯夫拉纤维布以不同布置方案混合填充的填充Whipple空间碎片防护结构开展空间碎片超高速撞击地面模拟实验，以期通过实验手段来探索国产高强玄武岩纤维布用作防护结构填充材料的防护效果。主要内容有：首先对涂环氧树脂胶玄武岩纤维布和凯夫拉纤维布以不同布置方案混合填充的填充Whipple防护结构开展超高速撞击实验；其次根据各个布置方案的防护结构的实验结果与具有对应参数的Nextel和Kevlar填充Whipple防护结构的撞击极限曲线进行对比，得到实验所用空间碎片防护结构在本文实验方案和具体实验速度处的防护性能要优于以Nextel和Kevlar填充Whipple防护结构；第三，根据涂胶玄武岩纤维布和凯夫拉纤维布的不同布置方案的防护结构的超高速撞击实验结果，进一步比较各个实验设计方案的防护结构的优劣，得到在高速区玄武岩纤维布和凯夫拉纤维布无间隔的叠合在一起用作唯一填充层的防护结构的防护效果非常良好等相关结论。最后，通过仿真计算辅助分析了高强纤维材料用作填充层的填充Whipple防护结构的防护性能要远优于等面密度的Whipple防护结构的防护性能，这也是使用纤维填充Whipple防护结构的主要原因。