[发明专利]一种卫星尾区表面带电模拟试验系统及方法

权利要求书

1.一种卫星尾区表面带电模拟试验系统，其特征在于：所述系统包括：中低能电子枪（2）、三维传动机构（3）、表面电位计（4）、灯丝（5）、等离子体诊断系统（6）、考夫曼离子源（7）、抽真空系统（8）、真空室（9）、PC机（10）；

其中，在真空室（9）内部，灯丝（5）对称安装在真空室的上下壁面上；卫星部件（1）通过金属丝竖直悬挂在真空室（9）的中心位置；考夫曼离子源（7）和中低能电子枪（2）分别安装在真空室（9）两个相对的侧壁上，其中考夫曼离子源（7）位于卫星部件（1）左侧，中低能电子枪（2）位于卫星部件（1）右侧；考夫曼离子源（7）、卫星部件（1）、中低能电子枪（2）的中心位于一条直线上；等离子体诊断系统（6）和三维传动机构（3）位于真空室（9）内部，在三维传动机构（3）上安装有表面电位计（4）；

在真空室（9）外部，PC机（10）与等离子体诊断系统（6）连接；抽真空系统（8）与真空室（9）连接。

2.根据权利要求1所述的一种卫星尾区表面带电模拟试验系统，其特征在于：所述等离子体诊断系统（6）为Langmuir探针。

3.根据权利要求1所述的一种卫星尾区表面带电模拟试验系统，其特征在于：所述灯丝（5）为钨丝。

4.根据权利要求1所述的一种卫星尾区表面带电模拟试验系统，其特征在于：所述卫星部件（1）与考夫曼离子源（7）之间的距离为30~40cm。

5.一种卫星尾区表面带电模拟试验方法，其特征在于：所述方法在如权利要求1至4任一项所述的系统上进行，所述方法步骤如下：

步骤一、在真空室（9）内放入卫星部件（1），打开抽真空系统（8）对真空室（9）抽真空，使真空室（9）内的真空度≤10^-3Pa；

步骤二、打开考夫曼等离子体源（7）和中低能电子枪（2），设定考夫曼离子源（7）的栅极加速电压、离子束流、电子束流，以及中低能电子枪（2）的束流密度和能量；利用等离子体诊断系统（6）对产生的等离子体环境进行诊断；

步骤三、通过三维传动机构（3）带动表面电位计（4）在卫星部件（1）右侧移动，测量在卫星部件（1）尾区的表面充电电位；

试验结束后，关闭系统，调换卫星部件（1）的尺寸或者考夫曼离子源（7）栅极加速电压，重复步骤一～三，获得卫星部件（1）的尺寸和卫星运动速度与尾区充电电位的关系。

6.根据权利要求5所述的一种卫星尾区表面带电模拟试验方法，其特征在于：在步骤二中，考夫曼离子源（7）栅极加速电压为100V、离子束流为32mA、电子束流为35mA；中低能电子枪（2）的能量为1.0~100keV，束流密度为1~10nA/cm²；真空室（9）内的等离子体的密度为10⁹/m³~10¹²/m³。