航天器带电理论及防护

第1章 绪论
1．1 航天器的军事应用价值
1．2 空间环境效应引起的航天器故障
1．3 国内外研究现状
1．3．1 仿真软件
1．3．2 航天器表面带电地面模拟试验设备
1．3．3 航天器带电防护技术

第2章 航天器充放电物理概述
2．1 物理概念
2．1．1 等离子体
2．1．2 航天器表面带电
2．1．3 航天器介质深层带电
2．1．4 电导率与接地
2．1．5 击穿电压
2．1．6 电子通量
2．1．7 二次放电
2．1．8 尾区带电
2．1．9 材料的特性参数
2．2 航天器空间环境
2．2．1 真空环境及其效应
2．2．2 空间太阳辐照环境及其效应
2．2．3 高能粒子辐射环境及其效应
2．2．4 空间等离子体环境及其效应
2．2．5 空间磁层亚暴环境及其效应
2．2．6 其他空间环境及效应
2．3 介质材料的带电机理
2．3．1 介质材料的能带结构
2．3．2 介质材料的带电机理
2．3．3 介质材料表面结构对带电性能的影响
2．4 航天器放电
2．4．1 航天器放电的位置
2．4．2 表面放电的比例定律
2．4．3 不等量带电
2．4．4 关于阈值电压的评述
2．4．5 放电时间的演变

第3章 空间等离子体环境
3．1 概述
3．2 空间等离子体的结构
3．2．1 磁层等离子体
3．2．2 电离层等离子体
3．3 等离子体理论基础
3．3．1 等离子体粒子密度
3．3．2 等离子体的温度
3．3．3 德拜屏蔽和德拜半径
3．3．4 等离子体振荡和振荡频率
3．3．5 等离子体鞘层理论
3．4 航天器带电
3．4．1 等离子体环境非偏置固体表面带电
3．4．2 等离子体环境下孤立导体表面充电时域特性
3．5 等离子体环境材料起电仿真软件

第4章 航天器表面带电基础理论
4．1 概述
4．2 表面带电电流分析
4．2．1 空间等离子体的电子电流和离子电流
4．2．2 二次电子电流
4．2．3 背散射电子电流
4．2．4 光电子电流
4．2．5 材料泄漏电流
4．3 表面带电数值仿真
4．3．1 SPIS
4．3．2 基于PIC算法的理论模型
4．3．3 仿真计算
4．4 表面带电研究的新进展
4．4．1 自举
……
第5章 航天器表面带电地面模拟试验
第6章 高压太阳电池阵充放电效应试验
第7章 深层带电
第8章 深层带电地面模拟实验
第9章 航天器带电防护
第10章 高压太阳电池阵静电放电防护
参考文献
附录 物理常量

航天器充放电过程，又称航天器带电过程，是指航天器与空间等离子体、高能电子、地磁场和太阳辐射等环境相互作用而发生的静电电荷积累及泄放过程。受充放电效应影响，我国多型航天器在轨故障频发，充放电效应已成为制约我国航天器在轨安全运行的重要瓶颈问题之一。“十二五”及后续几年，是我国航天重大工程实施和航天器批量装备高峰时期，二代导航二期卫星将运行在更恶劣的新环境中，“高分”工程将采用大型天线等新载荷，新型通信卫星将采用电推进和更大功率供配电系统等新技术，这些新变化将导致航天器充放电效应问题更加突出。
　　充放电效应会造成航天器出现各种故障，严重影响航天器的在轨安全运行。虽然近年来国内航天部门依据工程经验，采用接地、滤波和材料选择等多种手段确保了我国航天器发射任务的成功，但是，我国对航天器充放电效应机理的复杂性认识不透彻，缺乏基础理论的支持，缺乏系统性的防护技术。随着我国航天军事装备的发展，单纯地依靠工程经验将无法解决充放电效应带来的问题，需要系统地研究航天器充放电效应的基础理论和防护方法，从而形成“理论指导工程，工程验证理论”的新模式。
　　航天器充放电研究领域主要探索航天器与周围等离子体、太阳光辐射和人工等离子环境等因素的基本相关作用，既是基础空间科学又是空间工程。尽管近年来国内出版了一些航天领域的书籍，这些书籍中一章或两章是论述航天器充放电的相关内容，但是还没有一本专门论述航天器充放电的书籍。本书旨在集航天器充放电的基础理论、防护及相关研究成果于系统著作，从而服务于高校研究生教育，并为研究人员提供参考。
　　本书是在国防“973”项目（项目编号：613211）、国家自然科学基金项目（编号：51177173）、“十二五”装备预研项目（项目编号：51333030101和51333060102）的资助下完成的。
　　全书由原青云提出编著纲目并执笔撰写，第2、3、4、9和10章由原青云撰写，第1章和第6章由孙永卫撰写，第7章和第8章由张希军撰写，第5章由武占成撰写。
　　限于作者水平有限，书中难免出现错误、疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。