柳 青,秦晓刚,崔新宇,史 亮,王 俊,魏 佳

(1.兰州空间技术物理研究所,兰州 730000;2.中国电子科技集团公司第十八研究所,天津 300381)

卫星在地球同步轨道(geosynchronousorbit,GEO)运行期间,空间等离子体及高能电子将与卫星介质材料作用产生电荷积累与泄放的作用过程,即卫星充放电效应[1-2]。研究表明,由材料表面充放电效应引起的静电击穿是造成卫星部件性能退化及失效的主要原因,而分析空间等离子体环境中材料的充放电效应,掌握其规律,可为开展空间环境充放电效应防护方法研究提供理论基础,为卫星抗静电击穿防护设计工程应用提供依据[3-5]。

空间等离子体环境下材料充放电效应的研究,需根据材料形状及使用条件等因素作针对性的研究。作为卫星中最常用的材料,电缆的抗静电击穿性能好坏直接影响卫星的正常运行,需对此进行研究[3]。本文主要针对GEO 空间等离子体带电环境特征,结合电缆在卫星中使用方式,开展空间等离子体带电环境下电缆表面静电放电的性能研究[6]。

1 GEO 环境及电缆充放电机理分析

探测卫星数据表明,太阳风与地球磁场相互作用,使地球磁场及其俘获的带电离子带发生畸变。受地磁亚暴环境的影响,GEO 上的卫星处于高能和低密度等离子体环境中,易发生不等量充电,并诱发静电放电事件[7-8]。

等离子体是完全电离或部分电离的气体,包含的正电荷和负电荷的数目完全相等。GEO 上组成等离子体的物质主要是质子和电子。电子和质子以不同的速度(能量不同)作自由运动。……