刘 泽,雷军刚,马勉军,李 诚

(兰州空间技术物理研究所，甘肃 兰州 730000)

目前我国正在开展的空间等离子体环境的电场探测不仅为研究全球空间电离层、电磁场分布及相互作用效果等提供了科学数据，同时还为研究与地震相关的电磁场变化提供了科学依据[1-4]。发达国家从20世纪后半期就进行了多次以空间环境研究为目的的卫星发射任务，对与空间电磁场环境变化有关的各种自然现象进行了大量研究[5-11]，例如2004年法国发射的DEMETER卫星和2000年欧洲航天局发射的欧洲磁层观测星座“星团”——Cluster系列卫星等[12]。科学家通过观察空间电场数据的变化来分析研究与火山喷发、太阳活动、天气变化等有关的电离层变化，尤其是与地震活动相关的电离层前兆现象。2018年2月2日中国发射了以空间电场探测仪为主要载荷之一的电磁监测试验卫星，卫星在轨观测、获取并成功传回了大量的中国及邻区空间电场的各种探测数据。电场探测仪空间工作环境为低轨道稀薄冷等离子体环境。空间等离子体环境下较为成熟的电场探测方法主要是双探针式和电子漂移式电场测量法[13]。根据卫星总体对探测载荷任务的需求，电场探测仪采用主动式双传感器测量原理。因此用于空间电场信号探测的球形传感器就变得尤为重要，从而对球形传感器结构设计原理的分析及工程实现的高精度、一致性、互换性等提出了较高的要求。

本文设计的电场探测仪采用主动式双传感器探测原理，以突破高精度星载电场探测仪关键技术为目的，研制符合我国电磁环境监测试验卫星工程化设计指标要求的空间电场探测载荷产品，并为后续相关任务提供技术基础。……