高士峰，向宏文，张计业，蔡震波

（北京空间飞行器总体设计部，北京 100094）

0 引言

在中、高轨道运行的卫星，处于地球磁层的等离子体环境之中。等离子体与卫星表面材料相互作用，会在卫星表面产生充放电，出现静电放电（ESD）效应。

根据国外卫星的在轨测量数据，在某些恶劣空间环境条件下，卫星表面充电负电位可高至上万伏[1-2]。因此，在卫星的研制过程中，需要进行表面放电效应模拟试验。

在引起卫星表面充电效应的各种粒子源中，电子起到重要作用。考虑磁层亚暴环境中等离子体电子与质子的能谱特性，并对充电的物理过程进行分析，当航天器处于地影期时，可以近似得到[2]

式中：V为卫星的表面充电电位；TE为空间等离子体中的电子温度。式(1)表明，卫星表面将被充电至电子温度量级的负电位。地磁亚暴时，TE可达1～10 keV，因而卫星表面的充电电位可高达-10 kV左右。

为了模拟卫星表面放电效应，国内外航天机构进行了大量的相关试验研究，其中美国军用标准MIL-STD-1541中规定放电发生器采用20 kV放电电压、80 A放电峰值电流进行放电效应模拟试验[3]。

1 表面放电效应模拟器概述

1.1 模拟器的功能

表面放电效应模拟器的主要功能是模拟由空间等离子体充电引起的卫星外表面放电现象以及由此产生的电磁脉冲辐射环境，以考核卫星电子组件、整星电子系统承受表面放电干扰的综合能力。模拟器需要产生符合试验要求的静电高压，输送到具有一定间距的两个放电电极并产生静电放电，辐射出电磁脉冲。……