电推进等离子体对航天器表面带电影响的理论研究
电推进在轨工作时将产生低温稠密等离子体,与GEO轨道的空间离子体特性存在较大差异,且羽流中交换电荷等离子体易受到卫星表面电位的作用,形成返流并作用于大型太阳电池阵,对航天器表面带电效应的产生重要影响.为此,本文开展电推进等离子体对航天器表面带电效应的理论研究.本文利用麦克斯韦分布描述空间等离子体分布特性,计算获得空间等离子体中电子和离子充电电流,综合考虑材料二次电子和背散射电子发射电流,分析电推进产生等离子体充电特性,并基于充放电平衡方程建立表面充电电位的计算方法,进行电推进产生等离子体和空间等离子体综合作用下的表面带电机理分析.空间等离子体电子电流密度约为10-6A/m2,交换电荷返流及中和电子电流密度约为10-3A/m2,因此当电推进工作时,其羽流离子体成为卫星充电的主导因素.在综合考虑空间等离子体充电电流以及材料特性时,太阳电池玻璃盖片表面充电平衡电位为-30000V,而仅考虑电推进充电电流时,卫星表面电位钳制在-10V左右.通过与国外在轨实验数据进行对比,研究表明,电推进工作时,其羽流等离子体为卫星表面带电的主要影响因素,且交换电荷返流及中和电子可以缓解由空间等离子体造成的危害性表面充放电效应.
航天器 电推进系统 等离子体 带电效应
冯娜 杨生胜 李得天 陈益峰 秦晓刚 赵呈选 汤道坦 郭睿
兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室,兰州730000
国内会议
石家庄
中文
142-145
2015-08-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）