唐 旭，季启政，冯 娜，张絮洁，张 宇，杨 铭

（北京东方计量测试研究所，北京 100086）

0 引言

航天器在轨道上运行时，不可避免地与空间等离子体环境发生相互作用。在空间站所处的300～500 km的低地球轨道（Low Earth Orbit，LEO）上，存在大量高密度低能量的“冷稠”等离子体，其能量约为0.1～0.3 eV，载人飞船航天器在此能量的等离子体中表面充电效应不明显，但对于空间站等大型结构航天器，由于受到与其负端接地的高压太阳电池阵与等离子体环境相互作用的影响，结构体产生较高的悬浮电位[1-4]，严重情况下达-100 V[5]。航天员出舱活动（Extra Vehicular Activity，EVA）时，将面临多种环境工况，在与空间站不断接触-分离过程中，空间站电位将影响航天员作业安全[6-9]。NASA对国际空间站（International Space Station，ISS）航天员EVA的放电防护研究表明，若不对航天员EVA的充放电进行控制，航天员舱外机动单元[10]（Extravehicular Mobility Unit，EMU）将存在大于人体安全电流1 mA数百倍的危险电流，对航天员安全产生影响[11]。

目前我国航天员仅在神舟七号飞船上进行了一次历时19 min的出舱活动[12-13]，并且由于神舟七号飞船太阳电池阵为28 V低压太阳电池阵，且飞船结构与空间大型飞行器组合体相比较小，航天员出舱的充放电防护问题并不显著。未来我国空间站组合体预计将在2022年前后建成，采用100 V的高压太阳能电池阵列，航天员EVA过程中将面临和ISS同样的问题[4]。为了保证出舱活动时航天员的安全，本文将在充分调研国内外空间站在轨运行等离子体环境、带电状态以及空间站航天员出舱作业工况的基础上，分析ISS航天员EMU结构特点，探讨空间站不同结构电位对航天员EVA的充放电效应，分析航天员EVA时充放电威胁的消除方法，为未来我国空间站航天员长时间出舱作业提供充放电效应的防护设计理论与技术支持。……