[发明专利]一种进行卫星表面带电分析的方法

摘要

本发明是一种用于进行卫星表面带电分析的方法，集中解决地球同步轨道卫星高电压太阳电池阵表面带电问题。利用软件图形用户界面设定卫星轨道环境参数、卫星主体材料参数、卫星高压太阳电池阵材料参数，可以实现对卫星表面带电的仿真分析，并自动生成技术报告。

主权项

一种进行卫星表面带电分析的方法，其中包括以下步骤：1)建立电流收集模型：卫星表面收集的电子电流、离子电流、光效应电流、次级电流、后向散射电流等等效电流有可能在卫星上的某个电位上达到动态平衡。此时，卫星在整个表面上的电流代数和为零，即达到电流平衡的状态。电流方程可以表示成： C A dV dt = j net ( V ) = j e ( V ) - [ j i ( V ) + j se ( V ) + j si ( V ) + j be ( V ) + j ph ( V ) + j c ( V ) ] = 0 - - - ( 1 ) 其中：V：卫星表面充电电位t：卫星表面充电时间jnet：到达卫星表面的净电流je：电子电流ji：质子电流jse：入射电子产生的次级电子电流jsi：入射质子产生的次级电子电流jbe：后向散射电子电流jph：光电流jc：电导电流CA：表面单位面积相对周围空间等离子体的充电电容电流方向以电子电流方向为正；确定平衡状态的是表面电位V，求解(1)式找到一个这样的电位，使得净电流为零；根据卫星表面带电电流平衡方程，通过编程完成数值计算，其中，充电初始电位取V0，初始时间取0，根据电流平衡方程，计算初始平衡电流J0，通过判断初始平衡电流正负号来决定迭代步长电位的正负，确定初始迭代电位步长。判断平衡电流Jv和初始充电电流J0同号的目的是确保整个充电向同一个方向进行充电，异号表明充电电位超过平衡电位，通过调整充电步长，不断对这个过程进行迭代，当满足迭代电位步长的条件时，获得充电时间t和平衡电位Vs。在确定太阳电池阵表面电位分布的基础上，主要通过计算所采取的环境、材料特性参数，获得卫星星体和电池阵与空间等离子体之间相互作用产生的充电电位V与充电时间t的关系，并依据两者之间的击穿阈值电压，判断它们之间放电的可能性；最后，将计算结果可视化，方便进行分析。