郝志华，向宏文，蔡震波，王金延

(1. 北京空间飞行器总体设计部，北京 100094；2. 北京大学 微电子研究所，北京 100871)

MOS电容型微小空间碎片探测器探头研究

郝志华1，向宏文1，蔡震波1，王金延2

(1. 北京空间飞行器总体设计部，北京 100094；2. 北京大学 微电子研究所，北京 100871)

MOS电容传感器具有结构简单、可靠、功耗小等优点，在国外已被成功用于微小空间碎片在轨探测，但国内开展的相关研究还较少。文章在对MOS电容传感器探测微小空间碎片原理及过程进行分析的基础上，基于ADS软件建立了传感器电路模型，确定了影响传感器探测性能的关键参数，完成了传感器的设计及研制，进而研制了阵列式探头。最后对阵列式探头成功开展了地面高速微粒撞击试验，探头在经过了数十次高速微粒撞击后，仍能对高速撞击事件进行测量，初步验证了使用该探头开展在轨微小空间碎片探测是可行的。

微小空间碎片；MOS电容传感器；阵列式探头

0 引言

微小空间碎片数量众多，与航天器碰撞的频率高，虽然这种碰撞不会对航天器的结构造成直接影响或灾难性故障，但其累积效应可能会对航天器表面材料和部（组）件的性能产生影响[1]。微小空间碎片体积小（直径＜100 µm），无法在地面直接探测[2]，因此在轨探测成为掌握微小空间碎片环境的重要手段。其在轨探测方法包括无源探测和有源探测[3-5]。无源探测是通过分析回收的航天器表面材料的撞击信息获得微小空间碎片的信息。有源探测是在航天器表面搭载探测器，将微小空间碎片撞击探测器过程中产生的力、热等效应转化为可测量的电信号来获得微小空间碎片信息。……