[發(fā)明專利]地球同步軌道衛(wèi)星表面電位計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310722831.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN103761417B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳益峰;李得天;秦曉剛;楊生勝;史亮;王俊;柳青;湯道坦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州空間技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11435
• 代理人: 孟阿妮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地球同步軌道衛(wèi)星表面電位計(jì)算方法。

背景技術(shù)

當(dāng)太陽(yáng)耀斑發(fā)生時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)與地球磁場(chǎng)相互作用會(huì)產(chǎn)生地磁亞暴現(xiàn)象，此時(shí)在地球同步軌道會(huì)產(chǎn)生能量在高能大通量等離子體，會(huì)使運(yùn)行在地球同步軌道的衛(wèi)星發(fā)生嚴(yán)重的表面帶電效應(yīng)。表面帶電效應(yīng)可能會(huì)產(chǎn)生具有瞬時(shí)高壓和強(qiáng)電流特征的電磁脈沖，導(dǎo)致衛(wèi)星上的敏感電子元器件損壞及組件誤動(dòng)作，干擾衛(wèi)星與地面的通訊，甚至造成衛(wèi)星飛行任務(wù)的失敗。

由于空間等離子體中電子和離子的能量相同，而離子質(zhì)量為電子質(zhì)量的1800倍，因此電子運(yùn)動(dòng)速度大于離子運(yùn)動(dòng)速度，導(dǎo)致電子充電電流遠(yuǎn)大于離子電流，因此衛(wèi)星表面材料將帶負(fù)電位。然而在衛(wèi)星表面充電過程中，材料表面負(fù)電位將抑制空間電子充電電流，并增強(qiáng)離子中和電流，同時(shí)對(duì)材料表面二次電子和背散射電子發(fā)射產(chǎn)生影響，因此衛(wèi)星表面充電過程十分復(fù)雜。

文獻(xiàn)“閆德葵，GEO地磁亞暴多能量電子帶電評(píng)估方法研究，《航天器環(huán)境工程》”介紹了GEO軌道地磁亞暴環(huán)境下表面帶電效應(yīng)評(píng)估方法，并采用工程軟件和地面試驗(yàn)對(duì)航天器充電電位進(jìn)行評(píng)估。然而文獻(xiàn)中采用的計(jì)算軟件未考慮表面電位對(duì)空間粒子充電電流和次級(jí)電子發(fā)射的影響，同時(shí)在其計(jì)算過程中將空間等離子體能量設(shè)置為單個(gè)和兩個(gè)能量點(diǎn)，無法真實(shí)反映空間等離子體的能譜分布，導(dǎo)致其計(jì)算準(zhǔn)確性差。

發(fā)明內(nèi)容

在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

本發(fā)明提供一種地球同步軌道衛(wèi)星表面電位計(jì)算方法，包括：

獲取地磁亞暴期間地球同步軌道衛(wèi)星表面的空間環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)所述空間環(huán)境參數(shù)確定所述空間的能量分布；

根據(jù)所述能量分布確定所述衛(wèi)星表面的等離子體的充電電流；

根據(jù)衛(wèi)星表面的材料參數(shù)確定衛(wèi)星表面的二次電子及背散射電子發(fā)射電流和；

根據(jù)所述充電電流和二次電子及背散射電子發(fā)射電流和，計(jì)算所述衛(wèi)星表面電位。

本發(fā)明提供的地球同步軌道衛(wèi)星表面電位計(jì)算方法，綜合考慮到地磁亞暴期間等離子體環(huán)境下衛(wèi)星表面的帶電因素，包括等離子體的充電電流、衛(wèi)星表面的二次電子及背散射電子發(fā)射電流和，具有較高的準(zhǔn)確性。附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的地球同步軌道衛(wèi)星表面電位計(jì)算方法一種實(shí)施例的流程圖。

圖2為本發(fā)明提供的地球同步軌道衛(wèi)星表面電位計(jì)算方法中等離子體的能量分布圖。

圖3為本發(fā)明提供的地球同步軌道衛(wèi)星表面電位計(jì)算方法中等離子體充電電流歲表面電位的變化圖。

圖4為本發(fā)明提供的地球同步軌道衛(wèi)星表面電位計(jì)算方法中kapton材料二次電子和背散射電子發(fā)射系數(shù)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參考圖1，本實(shí)施例提供一種地球同步軌道衛(wèi)星表面電位計(jì)算方法，包括：

步驟S101，獲取地磁亞暴期間地球同步軌道衛(wèi)星表面的空間環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)所述空間環(huán)境參數(shù)確定所述空間的能量分布；

步驟S102，根據(jù)所述能量分布確定所述衛(wèi)星表面的等離子體的充電電流；

步驟S103，根據(jù)衛(wèi)星表面的材料參數(shù)確定衛(wèi)星表面的二次電子及背散射電子發(fā)射電流和；

步驟S104，根據(jù)所述充電電流和二次電子及背散射電子發(fā)射電流和，計(jì)算所述衛(wèi)星表面電位。