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弧光放电

  在低地球轨道上,高电压太阳阵上出现的电流脉冲放电现象。它有两种发生形式。一是由于结构表面上很薄的介质在强内部电场作用下被击穿而出现的弧光放电。二是当太阳电池阵负偏压低于放电阈值时,发生弧光放电。这种情况的一种解释是从航天器上解吸附的中性粒子聚集在连接处,在场增强电子发射的作用下被电离而引发的放电。弧光放电往往发生在裸露的连接处和电池的边缘,它降低了电池基底和防护玻璃表面的电位差。弧光放电的典型持续时间为几微秒。发生弧光放电的频次随工作电压增高而增大,离子流量增高使弧光放电的概率增大。弧光放电还和该处的表面污染影响等因素有关系。将来的空间站等大型航天器拟使用200-1000V的高压,弧光放电将会更严重。

                         (撰写:吴中华 审订:都 亨)

航天器内部充电

  由于大量具有足够能量的带电粒子透入航天器表面进入内部,在电介质中积累而形成成层间电荷结构的过程,也叫深层充电,体内充电或浸入充电。它是由空间环境中几百keV以上的高能电子辐射引起的一种航天器效应。航天器内部充电一般是一个缓慢的积累过程。电荷积累速率主要与介质电导率、单位时间入射粒子通量以及电场强度有关。如果大量带电粒子在介质内部沉积,则可形成强大的静电场,一旦电场强度超过介质的击穿阈值,就会引发击穿放电,产生电磁脉冲,对航天器构成威胁,甚至造成航天器失效。

                         (撰写:吴中华 审订:都 亨)

航天器绝对充电

  航天器在空间等离子体环境中运行时,由于航天器表面充电,使整个航天器的地电位相对于空间等离子体出现电位差的现象,称为航天器绝对充电。其他绝缘介质的表面电位都是相对与该电位而言的。达到绝对充电平衡的时间一般很短,在几分之一秒量级。

                         (撰写:吴中华 审订:都 亨)

航天器放电

  航天器在空间等离子体环境中,在表面或表面材料的深层充电后,局部电场强度超过该处的静电击穿阈值所发生的电荷释放现象。由空间环境引起的航天器异常或故障事件中,约有三分之一是由于静电放电引起的。这种静电放电持续时间一般在0.1到1 微秒量级。最大放电电流可达几分之一安培到几十安培。放电产生的电磁脉冲以电磁波的形式向外传播。如果放电发生在电路中,则电路中直接出现干扰脉冲电流。放电强度和频率取决于积累的电荷量、材料特性等多方面因素。

                         (撰写:吴中华 审订:都 亨)

航天器充电效应

  航天器与空间等离子体环境相互作用,导致航天器表面或内部充电而引发的一系列的效应。表面充电引起的局部电场改变了航天器周围的带电粒子环境,对空间等离子体环境测量有很大影响。充电产生的静电场还会影响需要使用静电场控制的仪器。航天器表面充电会加重表面污染,从而改变表面材料的热性能。严重的充电现象会导致航天器静电放电。放电效应会击穿材料,长期的放电会改变材料的热、电性能。例如使太阳电池防护层变黑,导致电池功率下降。如果静电放电产生的电磁脉冲耦合到航天器的电子线路中或被航天器上的仪器接收,并误认为是工作指令等,都可能使航天器出现误操作,严重时可导致设备损坏直至整个航天器系统失效。和周围等离子体有电位差的导体暴露在等离子体环境中会出现电流泄漏现象,这种现象在太阳电池阵上出现较多。电流泄漏导致有效功率耗散在空间等离子体中,造成电能损失。为了避免航天器充电带来的危害,在航天器的设计和制造阶段就应该充分考虑这一问题,尽量避免或降低航天器充电现象。对充电引起的效应也要有充分的防范,使得即使出现充电和放电现象,也能最大限度地保障航天器的安全。
                         

(撰写:吴中华 审订:都 亨)

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