[发明专利]航天器材料空间强电磁环境效应试验系统

说明书

本发明公开了航天器材料空间强电磁环境效应试验系统，包括有：容器系统、真空系统、强电磁脉冲系统、温度可控的一体化吸波热沉、摄像系统、红外测温系统、非金属光纤传感器、样品切换系统，且所述摄像系统、红外测温系统与强电磁样品切换系统均具备耐真空、低温与强电磁脉冲的性能。本发明中，实现强电磁真空低温环境下对航天器材料的温度进行在线测量，获得材料在强电磁环境下的温度场变化，样品切换装置的驱动电机置于温度可控的一体化吸波热沉箱外部，通过传动轴将动力传至电磁辐射区域，可以实现在不开启真空容器、恢复温度的情况下实现多样品的空间强电磁环境效应试验。

技术领域

本发明涉及卫星环境工程技术领域，尤其涉及航天器材料空间强电磁环境效应试验系统。

背景技术

由于空间环境的特殊性，卫星在空间会遇到强电磁环境的问题。特别是GEO卫星在轨运行期间，将遭遇表面带电环境。处于GEO高度的卫星会受到空间高能电子和质子的撞击，这些带电粒子来自地球黑暗面的太阳风产生的空间等离子体。这类电子和质子能使GEO卫星产生表面带电效应，其充电电位可以达到10000V～20000V，当卫星不同部位产生的充电电位存在一定电势差且超过一定阈值时，将会发生表面静电放电。

目前，表面静电放电的峰值电流高达1000A，相应的放电电场可达1000V/m或更高，这种空间强电磁场在叠加真空、低温以及空间等离子环境后会对卫星产品造成损伤，为了保证卫星产品在空间强电磁场环境下的安全，必须开展相应的防护技术研究，而防护的基础效应机理分析。而强电磁脉冲、真空、热环境综合模拟过程中各环境模拟要素之间相互干扰、相互影响。将外部脉冲源引入真空容器；强电磁脉冲在引入真空容器内后，辐照到试验件表面或容器壁后部分被反射，多次反射的电磁波重新作用于试验件，造成模拟失真，因此需要在容器壁吸收反射的电磁波，同时电磁波吸收材料在真空环境下可能会发生放气现象，影响真空度，吸波材料在吸收电磁波后将能量转化为热能，改变了模拟环境的边界温度，因此，亟待建立航天器材料强电磁环境模拟系统，以获得航天器材料在空间强电磁环境下的损伤效应数据，为防护设计提供基础支撑。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，而提出的航天器材料空间强电磁环境效应试验系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

航天器材料空间强电磁环境效应试验系统，包括有：容器系统、真空系统、强电磁脉冲系统、温度可控的一体化吸波热沉、摄像系统、红外测温系统、非金属光纤传感器、样品切换系统，且所述摄像系统、红外测温系统与强电磁样品切换系统均具备耐真空、低温与强电磁脉冲的性能，所述容器系统包括有强电磁脉冲源、同轴电缆、辐射天线、真空容器、低温热沉系统、吸波装置一、吸波材料、高速摄像设备、试验件切换装置、红外测温仪器、光纤一与外部光谱仪，所述容器系统用于提供气密环境，真空系统用于将真空容器由常压环境控制为高真空环境，强电磁脉冲系统用于在真空容器外部产生强电磁脉冲源，并将强电磁脉冲源引入到真空容器内部，并且不对真空容器的真空度产生影响，红外测温系统用于在真空低温强电磁环境下测量试验过程中的温度，非金属光纤传感器用于传输测量信号。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述低温热沉系统包括有吸波装置二、金属表面、加热片与液氮平板。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述试验件切换装置包括有电机、传动轴、配合件、试验台、簧片、壳体与电磁屏蔽结构。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述红外测温系统包括有光纤二、干涉滤光片、平面镜、全息陷波片、聚焦物镜与航天器材样品。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述温度可控的一体化吸波热沉能进行100K-400K温度范围的模拟，还能吸收强电磁脉冲，完成对空间温度和洁净电磁环境的模拟。