航天器表面充电

　　在空间运行的航天器与周围等离子体、磁场和太阳辐射等环境因素的相互作用下，导致电荷在航天器表面上积累，使航天器表面与空间等离子体间或者航天器不同部分表面间出现相对电位差的现象，称为航天器表面充电。引起航天器表面充电的等离子体粒子能量较低，一般在50keV以下。这种粒子几乎不能穿透航天器表面（入射深度在微米量级以内）而在表面积累，当电荷积累到一定程度，其产生的电场超过该表面材料的耐压阈值时，表面材料被击穿，出现静电放电。静电放电产生的电脉冲会干扰航天器设备，甚至导致航天器失效。航天器表面充电电位有正也有负。太阳光照引起光电子发射可造成正电位，但电位绝对值一般较低。大量出现的是等离子体中的电子为主要充电因素时造成的负电位的表面充电现象，这是因为电子的速度比离子的速度大得多，在航天器表面迅速积累电荷。负电位的数值与等离子体的电子能量有关，实测的最高负电位达到2万伏左右。出现高电位的航天器表面充电事件主要出现在地球同步轨道的子夜到早晨间。在低地球极地轨道上会出现一、二千伏的充电事件，虽比地球同步轨道的电位低，但因周围的等离子体具有高导电性，也容易引起静电放电。航天器表面充电的电位还受其他方面因素影响，如表面材料、光照、航天器结构、大小和形状等。航天器表面充电和地磁活动关系密切，高充电往往发生在大的磁亚暴期间。已发展了多种技术来避免航天器表面出现高电位差，例如使所有表面导体接地、表面覆盖导电薄膜、使用带电粒子发射器和合理选择表面材料等。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（撰写：吴中华 审订：都 亨）