[发明专利]利用空间等离子体的航天器推进膜结构及其制备方法

说明书

本申请公开了一种利用空间等离子体的航天器推进膜结构及其制备方法，航天器推进膜结构包括金属膜、纳米线材料层和绝缘介质层，金属膜与航天器结构地相连，所述绝缘介质层的表面镀有二次电子发射系数、光电子发射系数高的涂层材料。当航天器在轨运行时，航天器结构地被空间等离子体环境充至负电位。而在空间电子和光子的轰击下，推进膜结构表面被充至高电位，推进膜结构表面与航天器结构地间产生电位差。在该电位差下，纳米线材料层开始发射电子，形成射向空间中的电子流，航天器获得反推推力。空间中航天器上绝缘膜表面与航天器结构地间反向电位梯度可以达到数千伏，发射电流更大，每平方米可以获得牛级推力，推进效果极为明显。

技术领域

本发明一般涉及航天器推进技术领域，尤其涉及一种利用空间等离子体的航天器推进膜结构及其制备方法。

背景技术

推进技术是决定航天器发射成败的关键。微推进系统具有体积小、重量轻、推力小、分辨率高的特点，在航天器的轨道维持、高精度姿态保持等方面有着重要作用。微推进技术可以用于低轨长寿命卫星的轨道保持，可以用于超净平台卫星的姿态轨道控制，还可以用于微小卫星。目前微推进技术种类很多，如冷气推进、场致离子推进、MEMS化学推进、微电推进等，这些推进方式需要供给电能和推进剂工质。

利用空间环境给航天器提供推力是一个新的重要研究方向。空间等离子体环境取之不尽用之不竭，可以为超静平台航天器、微小卫星、低轨道航天器、深空探测器等提供永久性的推力。目前，利用空间环境给航天器提供推力的技术主要有太阳帆技术，太阳帆技术利用的是太阳光压，但光子由于速度快，提供的推力极小，需要大面积的太阳帆才能提供有效的推力，推进效果较差。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种无需供给电能和推进剂工质，且能够提供有力推进效果的方法。该方法利用空间等离子体在航天器上产生的充电效应，在航天器结构地上连接航天器推进膜结构，在航天器推进膜结构下表面与航天器结构地相连，上表面暴露在空间中，从而在该推进膜结构上下表面形成电位差，利用该电位差将推进膜结构中纳米材料原子外层电子以场致发射过程发射出去，形成电子束流，从而给航天器提供反向推力。

第一方面，本发明提供一种利用空间等离子体的航天器推进膜结构，其特殊之处在于，包括金属膜、纳米线材料层和绝缘介质层，所述金属膜与航天器结构地相连，所述纳米线材料层覆盖于所述金属膜上，所述绝缘介质层覆盖于所述纳米线材料层上，所述绝缘介质层的表面镀有二次电子发射系数、光电子发射系数高的复合材料。

在一个实施例中，所述绝缘介质层包括聚酰亚胺压敏胶膜，所述复合材料包括氟化镁、六硼化镧、锑化铯或氧化银镁合金。

在一个实施例中，所述聚酰亚胺压敏胶膜的厚度小于50μm。

在一个实施例中，所述聚酰亚胺压敏胶膜上设有圆孔阵列，所述圆孔阵列中各圆孔直径在0.1mm-1mm之间。

在一个实施例中，相邻两个所述圆孔中心的间距为2mm-5mm。

第二方面，本发明还提供一种利用空间等离子体的航天器推进膜结构的制备方法，其特殊之处在于，用于制作上面所述的航天器推进膜结构，包括：

准备金属膜；

制备纳米线浆料；

在所述金属膜上形成纳米线材料层；

准备绝缘介质层；

在所述绝缘介质层上镀二次电子发射系数、光电子发射系数高的复合材料；

将所述绝缘介质层覆盖在所述纳米线材料层上。

在一个实施例中，所述绝缘介质层包括聚酰亚胺压敏胶膜，所述复合材料包括氟化镁、六硼化镧、锑化铯或氧化银镁合金，则准备绝缘介质层的步骤包括：