[发明专利]一种带电月尘荷质比的地面实验标定装置及方法

说明书

本申请涉及月尘带电特性测量技术领域，具体而言，涉及一种带电月尘荷质比的地面实验标定装置及方法，该装置包括月尘起电带电单元、环境温度控制单元、真空环境模拟单元以及带电月尘测试单元，真空环境模拟单元分别与月尘起电带电单元、环境温度控制单元以及带电月尘测试单元连接。本申请实现了带电月尘荷质比在地面的测试，能够对月尘荷质比‑栅网偏压特性进行地面实验标定，使其在轨测量数据更加安全可靠，此外，不仅可以用于标定在轨月尘带电特性测量仪，还可以研究月尘带电的运动特性。

技术领域

本申请涉及月尘带电特性测量技术领域，具体而言，涉及一种带电月尘荷质比的地面实验标定装置及方法。

背景技术

月尘是探月任务执行过程中的第一大环境，根据Apollo任务执行过程中的问题，登上过月球的宇航员均认为月尘是探月任务中遇到的最大阻碍，严重影响了他们的月面行走和任务执行。月尘在太阳辐射环境中，会极易带电，带电后的月尘具有极强的粘附力，吸附在宇航服上，对宇航员生命安全构成威胁；粘附在月球探测仪器上，损坏机械部件性能，降低光学仪器精度；粘附在热控器件表面，影响热控器件散热效率降低甚至失效。

在1969～1972年间完成的6次Apollo载人探月任务中(Apollo 11、12、14、15、16和17)，月尘对航天器主要部件系统造成了性能损伤，主要受影响的部件系统为宇航服、气闸舱、月球车、登月舱内部、暴露的硬件以及漫游车。

对于月尘带电特性的研究已持续很长时间，但对于月尘带电特性的测量较少，在嫦娥五号探测任务中，月尘带电特性测量仪作为月尘带电特性测量载荷，通过阻滞式分析仪来测量月尘在轨的带电特性。为了使得月尘带电特性测量仪在轨测试结果良好，需要对月尘荷质比-栅网偏压特性进行地面实验标定，使其在轨测量数据安全可靠。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种带电月尘荷质比的地面实验标定装置及方法，通过地面标定数据可以对在轨测量数据进行反演，从而获得可靠的月尘荷质比特性，为月尘粘附效应提供参考数据，减轻月尘对探月任务带来的危害。

为了实现上述目的，本申请提供了一种带电月尘荷质比的地面实验标定装置，包括月尘起电带电单元、环境温度控制单元、真空环境模拟单元以及带电月尘测试单元，真空环境模拟单元分别与月尘起电带电单元、环境温度控制单元以及带电月尘测试单元连接。

进一步的，真空环境模拟单元的真空室的大小为Φ400mm×600mm，有效测量空间为Φ200mm×200mm，真空度为5×10^-4Pa。

进一步的，真空环境模拟单元还包括栅网。

进一步的，月尘起电带电单元包括月尘沉积容器、绝缘搅拌棒以及烘烤箱。

进一步的，环境温度控制单元的温控精度为0.5℃，控制真空室内的温度范围为20℃-150℃。

进一步的，带电月尘测试单元包括法拉第筒、三同轴低噪声电缆以及6517A/B高阻计。

进一步的，带电月尘测试单元能够对带电月尘进行质量测量、电荷量测量以及栅网偏压测量。

此外，本申请还提供了一种应用带电月尘荷质比的地面实验标定装置的方法，包括如下步骤：步骤1：模拟月尘粒径筛选；步骤2：通过月尘起电带电单元使月尘烘烤搅拌带电；步骤3：通过带电月尘测试单元对带电月尘进行带电特性测试以及质量测量；步骤4：通过带电月尘测试单元对带电月尘进行荷质比测量；步骤5：通过带电月尘测试单元测量计算带电月尘栅网偏压与荷质比的关系，对栅网偏压与带电月尘荷质比进行标定。

本发明提供的一种带电月尘荷质比的地面实验标定装置及方法，具有以下有益效果：

本申请实现了带电月尘荷质比在地面的测试，能够对月尘荷质比-栅网偏压特性进行地面实验标定，使其在轨测量数据更加安全可靠，此外，不仅可以用于标定在轨月尘带电特性测量仪，还可以研究月尘带电的运动特性。