亞暴模擬環境參數的確定
發布時間:2019-05-07 21:27:27 | 人感興趣 | 評分:3 | 收藏:
電子環境是亞暴模擬主要環境之一。根據磁層亞暴時實測的電子能譜及衛星表面實測電位,此種模擬設備的電子能量多數為5keV~30keV范圍內,原因是此能量范圍內的電子通量大,且不易穿透材料,電子易附于材料表面層。當然,如果有條件也可以在更寬的能譜范圍內進行模擬,空間環境束流密度為10-9A/cm2,模擬時通常選0~10-8A/cm2,為了使束均勻性好,束直徑應該比樣品z*大尺寸大30%左右。
太陽光照環境也是亞暴重要環境,光入射到材料表面上后,有些材料的光電發射電流密度比亞暴環境束流密度( 10-9A/c㎡)大。例如:氧化鋁的光電發射電流密度為4.2×10-9A/c㎡;氧化銦3×10-9A/c㎡;膠體石墨1.8×10-9A/cm2。由于光電發射,衛星在陽光面,可能出現正電位,因此,環境條件除了電子環境以外,還要有太陽光照環境,空間陽光強度為一個太陽常數,地面模擬為了縮短模擬時間,通常選擇大于一個太陽常數的光源。
同步軌道高度的真空度約10-12Pa以上。地面模擬是真空效應模擬,不能選這樣高的真空度。真空環境改變了材料表面電導及趨膚效應。研究真空環境下放電現象所需要的真空度為10-5Pa—10-7Pa,需要無油抽氣手段。國外這種類型模擬設備的真空度大致都在這個范圍內。如劉易斯中心的模擬設備直徑為1.8m,真空度為10-5Pa—10-6Pa; IPW實驗室直徑2.5m的模擬設備,其真空度為10-5Pa;英國原子能科學中心0.5m設備,真空度為10-5Pa;歐洲宇宙工藝學中心直徑0.8m的設備,真空度為10-5Pa.其直徑2.5m模擬設備,真空度為10-2Pa—10-3Pa。
除此以外,衛星在軌道運行時,有時向太陽,有時背太陽,向太陽時表面可達100℃的高溫,背太陽時,表面可達100℃的低溫。溫度將改變材料表面電阻、體電阻及其它性能。因此,地面模擬需要建立這種溫度環境,國外亞暴環境模擬設備溫度都要控制,劉易斯中心設備溫度為-185℃~+120℃;英國原子能科學中心樣品溫度為- 178℃—+75℃;歐洲宇宙工藝學中心樣品溫度為- 20℃~+130℃。
在上述環境的作用下,影響衛星表面電荷積累的因素有電子束能量及密度、入射離子密度,材料的二次發射、光電發射、離子引起的二次發射,表面電導及體電導等。為此在建造模擬設備時,除考慮環境因素外,還要考慮這些因素。
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