期刊信息
- 刊名： 河北师范大学学报（自然科学版）Journal of Hebei Normal University (Natural Science)
- 主办： 河北师范大学
- ISSN： 1000-5854
- CN： 13-1061/N
- 中国科技核心期刊
- 中国期刊方阵入选期刊
- 中国高校优秀科技期刊
- 华北优秀期刊
- 河北省优秀科技期刊
空间等离子体环境中航天器的带电特性
- 军械工程学院 静电与电磁防护研究所, 河北 石家庄 050003
-
DOI：10.13763/j.cnki.jhebnu.nse.2016.05.007
On the Charging Characteristics of Spacecraft in a Space Plasma Environment
摘要/Abstract
通过简化航天器表面建立了一维粒子层模型，基于静电场理论的Poisson方程、等离子体理论的Boltzmann方程和电动力学的动量方程建立了等离子体鞘层动力学模型.利用模型总结了航天器表面带电粒子运动速度、带电粒子密度、航天器表面电位随充电时间的变化规律，分析了空间等离子体环境参数对航天器表面充电电位的影响.研究结果可为航天器带电防护设计提供一定的理论依据.
A one-dimension particle layer model was given by simplifying the spacecraft surface to a plane in this paper.A plasma sheath dynamic model was builder based on the Poisson equation in electrostatic field theory,Boltzmann equation in plasma theory and momentum equation in electromagnetic theory.Using the dynamic model,the variable laws of charged particles' movement speed,charged particles' density and spacecraft surface potential with charging time was summarized;the effect of the space plasma parameters on the spacecraft surface potential was analyzed.Those researched results will provide a certain theoretical foundation for the spacecraft charging protection design.
关键词
参考文献 21
- [1] 艾伦C特里布尔.空间环境[M].唐贤明译.北京:中国宇航出版社,2009.
- [2] 师立勤.低轨道航空器辐射环境和表面充电效应研究[D].北京:中国科技大学,2011.
- [3] 王立,秦晓刚.空间材料表面充放电性能试验评估方法研究[J].真空与低温,2002,8(2):83-87.
- [4] 王立.介质材料的带电机理与表面结构的关系[J].真空与低温,1995,1(2):66-68.
- [5] 闫小娟.卫星介质充电机理和试验研究[D].北京:中国科学院空间科学与应用研究中心,2008.
- [6] GARRENTT H B.The Charging of Spacecraft Surfaces[J].Reviews of Geophysics and Space Physics,1981,19(4):577-616.
- [7] 李小江.空间等离子体环境对电子设备的充放电效应[D].西安:西安电子科技大学,2009.
- [8] 于登云.太阳风暴对航天器的影响与防护[M].北京:国防工业出版社,2012:79-80.
- [9] VILOET M D,FREDERICKSON A R.Spacecraft Anomalies on the CRRES Satellite Correlated with the Environment and Insulator Samples[J].IEEE Transactions on Nuclear Science,1993,40(6):1512-1520.
- [10] 薛梅.高压砷化镓太阳阵ESD效应及防护技术研究[D].天津:天津大学,2007.
- [11] LANZEROTTI L J,BREGLIA C,MAURER D W,et al.Studies of Spacecraft Charging on a Geosynchronous Telecommunications Satellite[J].Advances in Space Research,1998,22(1):79-82.
- [12] 刘海波,李得天,杨生胜,等.不同面积kapton材料的放电特性实验研究[J].真空与低温,2014,20(3):140-144.doi:10.3969/j.issn.1006-7086.2014.03.004
- [13] BALMAIN K G,DUBOIS G R.Surface Discharge on Teflon,Mylar and Kapton[J].IEEE Transaction on Nuclear Science,1979,26(6):5146-5151.
- [14] 李凯,李得天,秦晓刚,等.空间太阳阵表面静电放电特性实验研究[J].真空科学与技术学报,2013,33(10):1007-1010.doi:10.3969/j.issn.1672-7126.2013.10.11
- [15] 曹鹤飞,刘尚合,孙永卫,等.等离子体环境下孤立导体表面充电时域特性研究[J].物理学报,2013,62(14):149401-1-149401-6.doi:10.7498/aps.62.149401
- [16] 曹鹤飞,刘尚合,孙永卫,等.等离子体环境非偏置固体表面带电研究[J].物理学报,2013,62(11):119401-1-119401-5.doi:10.7498/aps.62.119401
- [17] 李冬梅.缓解航天器带电方法的研究[J].航天器环境工程,2005,22(3):154-158.
- [18] 樊康旗,李小江,李娟,等.空间等离子体体鞘层的时域特性分析[J].电子科技,2010,23(11):119-122.
- [19] SHU T L.Founamentals of Spacecraft Charging[M].New Jersey:Princeton University Press,2011.
- [20] 庞永江.地面实验室模拟空间等离子体环境及太阳能电池片效应初步实验研究[D].北京:中国科学院空间科学与应用研究中心,2001.
- [21] 龚彬,古士芬,黄文耿.控制航天器充电水平的计算机模拟研究[J].空间科学学报,2001,21(1):55-60.